Постоји ли антисвет?
Ако то што је предложио Дирак заиста постоји, тада би све наше представе о вакууму требало да изгледају другачије. Раније је то био празан простор, место без материје, сада је испуњен електронима. И баш због тога је вакуум празан, у њему се ништа не догађа. Слично бочици која је до врха напуњена таблетама вакуум не „звечи“!
Михаил Сапожњиков, Постоји ли антисвет?
Антиматерија једна од омиљених тема за физичара - аматера (љубитеља), какав сам ја. Занимљиво да се о њој "као таквој" и нема много тога рећи. Физички је доказано да постоје честице са свим параметрима које имају оне познате нам, осим што су ове супротно наелектрисане (антиелектрон бива позитиван, антипротон негативан) а нарушена је још понека симетрија. При судару са "регуларном" материјом практично се обе честице анихилирају - целокупна њихова маса прелази у енергију, што је по чувеној Ајнштајновој једначини веома много... Заправо прелазе у неке друге честице које су, ако не 100 одсто онда томе близу, преносници енергије. Како, зашто - нисам видео да се много пита. Овакви прелази се могу описати једноставним аритметичким формулама које личе на оне хемијске. Само је потребно знати шта та грчка слова означавају (фотоне, пи-мезоне, етц). Стандардни модел је иначе некима чудо елеганције, а некима је ружан и нужно зло.
Метафизички је целу ствар можда лакше схватити него физички, али питање колико је објашњење уверљиво. Просто, енергија је стабилно стање материје. Оваква дефиниција делује контраинтуитивно (енергија указује на кретање, а кретање пре на нестабилност него на стабилност) али заправо је тачна. Фотон (преносник енергије) може кроз еоне да пролази непромењив, заправо он као честица која се креће брзином светлости не осећа проток времена. Неке материјалне (супстанцијалне) честице су оно што се може распасти - протон рецимо, али веома споро, о чему је било речи у књизи. Наравно, ако један појам дефинишеш другим, онда се поставља питање тог другог појма (материје, чији је енергија облик). Фејнман, кога ћемо још поменути, зато рече да не зна шта је енергија (или материја). Како бисмо онда знали шта је антиматерија?
Стабилност енергије можемо посматрати и из угла ове књиге (разматрања у претходном и у овом пасусу нису код Сапожњикова). Фотон је исти, независно да ли га је емитовала материја, антиматерија или је настао њиховом анихилацијом. Иначе, неке друге честице, као рецимо (анти)неутрино нису исте ни ако немају електрични набој. Из фотона могу настати честице и античестице као (како рекосмо) нестабилна фаза која тежи да се поништи при судару. Али нигде у једначинама нема да треба да постоји нека асиметрија у стварању бариона и антибариона (честица и антиестица), што је једно од објашњења зашто нешто (свет) уопште постоји. Друго објашњење је да негде далеко има и антисвет, и ова књига се баш тиме бави. Иначе, сада је време да кажемо да су негативни бројеви "конструкт", односно постоје као продукт људске мисли, зато што смо нешто дужни, планирамо нешто што нам недостаје, по конвенцији (негативно и позитивно наелектрисање, честице, јони...) или просто зато што је оно "негативно" или "анти" веома ретко. Тако можемо посматрати и "антисвет".
Књига почиње разматрањем живота Пола Дирака, "оца" антиматерије. Његов живот и није баш био занимљив, Фејнман би ту био занимљивији, а видећемо и његов допринос на ову тему. Занимљиво је да је цела идеја антиматерије настала као решење једног "већ решеног" проблема, само што то решење није било математички лепо и елегантно. Дирак је припадао школи мишљења по којој је математичка лепота веома важна - до те мере да треба преиспитати или поновити експерименте ако се резултати не слажу. И тако смо добили решење по којем скоро свака честица има своју античестицу (рекосмо фотони не), чак и ако је електронски неутрална (неутрон и антинеутрон), само што ми те античестице у принципу не видимо, а камо ли њихова једињена или цео антисвет са антизвездама у њему, итд. Књига се даље, већим својим делом, бави (не)постојањем тог антисвета.
Цитат са почетка указује на Дираково море, неограничено море негативне енергије из којег античестице могу доћи "у наш свет" кроз "пукотине", односно прескакањем енергетске баријере која (што је иначе често у квантној механици) раздваја различита енергетска стања, у овом случај тај свет од нашег (у којем су рецимо електрони негативни). Ова књига је писана 1982/83 и доста је конзервативна у смислу да се код теоретских разматрања стаје негде код Дирака. Међутим, Ричард Фејнмен је предложио теорију по којој је антиматерија обична материја која путује уназад кроз време. И тога уопште нема у књизи Сапожњикова. Али шта то значи? Не улазим у квантна разматрања, него макроскопска. Рецимо да је улагањем велике енергије могуће створити извесну количину антиматерије у одговарајућим атомима (уз огромна улагања могуће је). И онда је тако "пустити", значи ли то да би она била пуштена уназад кроз време, па би онда експлозијом (што антиматерија у додиру са материјом ради) нешто изменила у садашњости одакле је послата и тиме изазвала парадокс!? Али овакво кретање честица је више математички конструкт, па онда антиматерија није ни наведена код путовања кроз време, његових (не)могућности. Антисвет не чучи у том грму...
Наслов књиге нам указује (то је већ мало до психологије) да би неки антисвет требало да постоји, чим се питамо постоји ли... Аутор ипак наводи могућа истраживања чији су резултати неодређени или неповољни, па и нека теоретска разматрања. Све то чини постојање антисвета скоро па немогућим, што признаје, али ипак остаје нека могућности.
Тако ћемо се упознати са могућим опсервацијама удара антиметеорита (дотле ниједан потврђен, рекао бих ни до сада), изворима гама или неутринског зрачења (није се могла доказати антиматерија као извор) и слично. Упознали смо се и са пројектом DUMAND (огромни водени резервоар гурнут испод мора код Хаваја) који је у међувремену отказан - заправо ту је била реч о трагању за неутринима, да је пронађен неки антинеутрино, добро би дошло... Или неким аналогним концептима као што је Леиденфростов ефекат - заправо кап воде на усијаној рингли толико брзо испарава да водена пара подиже капљицу и продужава њен живот, успорава испаравање; тако би већа количина згуснуте антиматерија била потиснута од материје што би успорило анихилацију - што би се могло размотрити код описивања антиматерије као оружја, до сада је она честа само у фантастици (уместо експлозије на површини грудва антиматерије би могла истопити пут до Земљиног језгра, где би константним исијавањем енергије могла буквално растурити целу планету). Или Черенковљево зрачење, заправо брже од светлости, али у одређеној средини, не у вакууму. Ова помало злокобна плавичаста светлост (налази се око нуклеарних реактора) могла би указати на порекло антиматерије... Јасно је да су ове ствари већ по себи занимљиве.
Новијих теоретских разматрања има, мада није поменуто оно Фејнманово. Тако рецимо чувено Хокингово зрачење, на ивици црне рупе, по дефиницији је извор не само честица, него и античестица. И оне ће постојати неко време (док се не анихилирају) и ако не оставе траг по себи, његова анихилација би могла. Проблем је само што се то могло догодити или веома давно (нестанком, испаравањем, мањих црних рупа које су настале кад и свемир) или ће се догодити у веома далекој будућности, када се распадну црне рупе настале (или које ће настати) колапсом звезда.
У књизи је описано да се и протон може распасти, заправо статистички се бар понеки протон од огромног броја баш сада распада, чиме настаје позитрон (позитиван електрон, антиелектрон). До тада 1982. експерименти нису то потврдили. Но потребно је само мало домислити реалну могућност постојања антисвета у далекој будућности. У књизи Пет доба свемира иако научнопопуларној (као што је и ова) имамо и пар причица, рецимо о ентитету за неких 10 на 79 година (број година од сада који има 79 нула!) који има "позитронски мозак". Протон се баш распада на позитрон и "још нешто" отпуштањем огромне количине енергије (заробљене у брзом кретању кваркова), пошто је позитрон тежак колико и електрон. Ако се позитрон не би одмах анихилирао са електроном који типично кружи око протона (атом водоника) он би постојао неко време, можда и неограничено, у веома реткој средини међугалактичких пространстава. И ето нам антисвета, истина веома разређеног!
Књига је на корак до још једног могућег објашњења. Поменути Леиденфростов ефекат би у раном свемиру који се шири могао онемогућити моменталну анихилацију антиматерије (догодила се до хиљадитог дела прве секунде), након чега би "антисвет" побегао и не би могао бити анихилиран. Али ни виђен, ако се креће (макар релативно) брже од светлости. Управо би тако објашњење било у складу са космичком инфлацијом, експоненцијалним ширењем свемира на самом почетку. Тако бисмо оправдали могућност постојања антисвета, само што с њим не бисмо били каузално повезани (јер морали бисмо путовати или примати сигнале брже од светлости) чиме се такав антисвет не би могао ни оповргнути ни доказати. Па то је иначе проблем са овом теоријом и још неким стварима које предвиђа (мултиверзум). Прва уобличена верзија космичке инфлације била је она Гутова, из 1981. године, непосредно пред објављивање ове књиге.
Плус ове књиге је што објашњава и неке ствари које се тичу настанка овог света. Рецимо познато "унифицирање сила" значи заправо да на огромним температурама и енергијама дејства неких сила постају једнако статистички вероватна. Оно што није директно поменуто је да барионска асиметрија - зашто је преостало вишка материје, практично зашто свет уопште постоји - представља један од више примера финог тунирања или просто веома мало вероватних случајности, каквих имамо у космологији. Ту су и фино подешена космолошка константа и још неке ствари...
Мени је било добро поново читати нешто научно-популарно.
Иван Вукадиновић
Путовања малог дива - добро, нису кроз антисвет, али...
Коментари
Постави коментар