Γιατί υπάρχει το σύμπαν; – Νέα θεωρία δίνει απάντηση στο μεγαλύτερο μυστήριο

Ένα από τα πιο θεμελιώδη και αινιγματικά ερωτήματα της κοσμολογίας είναι γιατί υπάρχει οτιδήποτε στο σύμπαν. Σύμφωνα με τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης, θα έπρεπε να έχουν δημιουργηθεί ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης. Η αντιύλη αποτελεί το «αντίθετο» της συνηθισμένης ύλης, καθώς αποτελείται από αντιπρωτόνια και ποζιτρόνια, και όταν συναντά την ύλη, αλληλοεξουδετερώνονται.

Αυτό σημαίνει πως, σε ένα σύμπαν όπου η ύλη και η αντιύλη υπήρχαν σε ίσες ποσότητες, δεν θα μπορούσαν να σχηματιστούν γαλαξίες, άστρα, πλανήτες ή ζωντανοί οργανισμοί. Κάποια ιδιαιτερότητα στα πρώτα στάδια του σύμπαντος φαίνεται πως οδήγησε στην επικράτηση της ύλης έναντι της αντιύλης, επιτρέποντας τη δημιουργία του κόσμου που γνωρίζουμε. Για δεκαετίες, οι επιστήμονες αναζητούν την αιτία αυτής της ανισορροπίας.

Η θεωρία του Πολωνού φυσικού Νικόντεμ Ποπλάφσκι

Ο Πολωνός θεωρητικός φυσικός Nikodem Poplawski του Πανεπιστημίου του New Haven προτείνει μια νέα εξήγηση. Υποστηρίζει ότι η ανισορροπία μεταξύ ύλης και αντιύλης προήλθε από μικροσκοπικές πρωταρχικές μαύρες τρύπες που δημιουργήθηκαν αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και απορρόφησαν μεγάλες ποσότητες αντιύλης.

«Οι πρωταρχικές μαύρες τρύπες είναι υποθετικές δομές που σχηματίστηκαν λόγω ακραίων διακυμάνσεων πυκνότητας στο πρώιμο σύμπαν», δήλωσε ο Ποπλάφσκι στο Space.com. «Θα μπορούσαν να αποτελούν τους σπόρους των υπερμεγεθών μαύρων τρυπών στα κέντρα των γαλαξιών ή των μεσαίας μάζας μαύρων τρυπών στα σφαιρωτά σμήνη».

Σύμφωνα με τον ίδιο, η «μαζική ασυμμετρία» μεταξύ ύλης και αντιύλης θα μπορούσε να εξηγήσει την παρατηρούμενη ανισορροπία χωρίς να απαιτείται φυσική πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο.

Η αντιύλη ως «φρένο» του πρώιμου σύμπαντος

Ο Ποπλάφσκι εξηγεί ότι υπάρχουν επίσης άγνωστες διεργασίες που παραβιάζουν την ισορροπία μεταξύ βαρυονίων και αντιβαρυονίων. «Η μαζική ασυμμετρία και η επακόλουθη ασυμμετρία στη σύλληψη από μαύρες τρύπες δημιούργησαν την ανισορροπία ύλης–αντιύλης χωρίς να παραβιάζεται η διατήρηση του αριθμού βαρυονίων», σημειώνει.

Κατά τη θεωρία του, τα σωματίδια αντιύλης είναι ελαφρώς πιο βαριά από τα αντίστοιχα σωματίδια ύλης. Έτσι, κατά τη δημιουργία τους στο πρώιμο σύμπαν, κινούνταν πιο αργά και είχαν μεγαλύτερη πιθανότητα να παγιδευτούν από τις πρωταρχικές μαύρες τρύπες. «Η χαμένη αντιύλη έπεσε μέσα στις μαύρες τρύπες, ενώ ό,τι απέμεινε καταστράφηκε μέσω αλληλοεξουδετέρωσης με την ύλη», είπε χαρακτηριστικά.

Μια πιθανή εξήγηση για τις πρώιμες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες

Η θεωρία αυτή θα μπορούσε να ρίξει φως και σε ένα άλλο μυστήριο που απασχολεί τους αστροφυσικούς μετά τις παρατηρήσεις του Διαστημικού Τηλεσκοπίου James Webb (JWST). Το τηλεσκόπιο εντόπισε υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μόλις 500 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, γεγονός που προκαλεί απορία, καθώς θεωρείται ότι χρειάζονται τουλάχιστον ένα δισεκατομμύριο χρόνια για να φτάσουν σε τόσο μεγάλες μάζες.

Ο Ποπλάφσκι θεωρεί ότι οι πρωταρχικές μαύρες τρύπες απέκτησαν προβάδισμα, αυξάνοντας τη μάζα τους απορροφώντας αντιύλη. «Επειδή η αντιύλη ήταν βαρύτερη, οι μαύρες τρύπες αύξησαν δραματικά τη μάζα τους, κάτι που ίσως εξηγεί την ταχεία ανάπτυξη των υπερμεγεθών μαύρων τρυπών που παρατηρούμε στο πρώιμο σύμπαν», τόνισε.

Το επόμενο βήμα: αποδείξεις ύπαρξης των πρωταρχικών μαύρων τρυπών

Παρά τη γοητεία της υπόθεσης, η επιστημονική κοινότητα απέχει ακόμη από την αποδοχή της. Η ύπαρξη πρωταρχικών μαύρων τρυπών, που είχαν προταθεί ήδη από τον Stephen Hawking τη δεκαετία του 1970, παραμένει μέχρι σήμερα υποθετική.

«Οι πρωταρχικές μαύρες τρύπες υπήρξαν στο πρώιμο σύμπαν, το οποίο είναι δύσκολο να μελετηθεί. Ελπίζω ότι στο μέλλον τα βαρυτικά κύματα και τα νετρίνα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να ελεγχθεί αυτή η υπόθεση», δήλωσε ο Ποπλάφσκι. Πρόσθεσε ότι πειράματα που θα εξετάσουν πιθανές διαφορές μάζας μεταξύ ύλης και αντιύλης ίσως ενισχύσουν τη θεωρία του. «Πρόσφατα πειράματα έδειξαν ότι τα μεσόνια και τα αντιμεσόνια διασπώνται διαφορετικά· αυτή η διαφορά μπορεί να σχετίζεται με τη μαζική ασυμμετρία ύλης–αντιύλης».

Η έρευνα του Ποπλάφσκι είναι διαθέσιμη στο αποθετήριο επιστημονικών προδημοσιεύσεων arXiv.