917367310

Asymetria między materią i antymaterią¹

Helen R. Quinn

Stanford Linear Accelerator Center, Menlo Park, California, USA

Tlie asymmetry between matter and ar.timatter

Abstract: Phase transitions and massive-neutrino decay are two processes that could lead to the prepon-derance of matter in the universe. Either way, the standard model for particie physics will have to be modified.

Fot. 1. Paul Dirac (1S02 84) Zagadkowe relatywistyczne równanie ruchu doprowadziło Diraca do zaproponowania istnienia nowej cząstki, która miałaby taką samą masę, jak elektron, ale ładunek elektryczny przeciwnego znaku. Ta nowa cząstka, pozyton, była pierwszą zaobserwowaną antycząstką. (Dzięki uprzejmości AIP Emilio Segre Vi-sual Archives, Fankuchen Collection).

Żyjemy we wszechświecie, w którym przeważa materia, a antymaterii jest bardzo mało. Natomiast prawa fizyki zakładają niemal ścisłą symetrię między materią i antymaterią. Symetria ta nie jest zwykłym sprzężeniem ładunkowym (C), wiążącym cząstkę z odpowiadającą jej antycząstką, lecz symetrią CP złożeniem C i inwersji współrzędnych, czyli parzystości (P).

Zanim w roku 1928 Paul Dirac (fot. 1) podał swoje równanie, nie było pojęcia symetrii wiążącej materię z antymaterią; co więcej, nie wymyślono jeszcze antymaterii. Przyjmowano po prostu pewną zasadę zachowania - zasadę zachowania materii. Cała materia we Wszechświecie - wszystko, co ma masę musiało istnieć zawsze. Przeważający pogląd zachodniej nauki, a także zachodnich religii i filozofii głosił, że żyjemy w statycznym, niezmiennym Wszechświecie. Stałość materii w takim wszechświecie nie jest niczym dziwnym.

Prawo Hubble’a - liniowy związek między przesunięciem ku czerwieni widma galaktyk i ich odległością - dostarczyło pierwszego kluczowego dowodu na rozszerzanie się Wszechświata. W wyniku tego odkrycia, dokonanego w rok po opublikowaniu pracy Diraca, powstała nowa dziedzina - kosmologia. Wraz z nią pojawiły się nieuniknione pytania o rolę materii i antymaterii w ewolucji kosmosu.

Całkiem nowy rodzaj cząstki

Jeśli ilość materii jest zachowana, to jej obecność nawet w ewoluującym wszechświecie - można zrozumieć tylko jako warunek początkowy jego ewolucji. Natomiast od czasu sformułowania równania Diraca fizycy poszli drogą, która doprowadziła do radykalnych zmian w ich poglądach na zasadę zachowania materii i rolę warunków początkowych.

Równanie to było owocem wysiłków Diraca zmie-rzaj?_tcych do otrzymania relatywistycznego równania

225

1

Artykuł, opublikow^any w Physics Today 5f, zesz. 2, 30 (2003), został przetłumaczony za zgodą Autorki i Wydawcy [Translated with permission. © 2003 American Institute of Physics. Photographs from AIP Emilio Segre Visual Archives used with a support frcm the Friends of the Center for History of Physics].

POSTĘPY FIZYKI TOM 55 ZESZYT 5 ROK 2004