Perché c'è materia quando tutta dovrebbe essere annientata con l'antimateria?
La teoria è che dopo il Big Bang, i fotoni si siano trasformati in coppie di particelle di materia e antimateria, ma dovrebbero essersi annichiliti l'uno con l'altro. Poiché ci sarebbe una quantità uguale di materia e antimateria creata a causa dei principi di conservazione? Oppure la materia rimanente è una sorta di conseguenza di una somma di serie infinite come il modo$1+2+3+4+...=-\frac{1}{12}$? Allo stesso modo, è la risposta a una serie infinita di annientamento materia / antimateria:$ 1-1+2-2+3-3+...$la quantità di materia rimasta poiché non è necessariamente zero? Quindi la maggior parte della questione sarebbe stata annullata, ma era rimasta una somma finita?
Fondamentalmente, la mia domanda è se la materia rimanente che avrebbe dovuto annientarsi a causa della conservazione ma non è semplicemente il risultato del fatto che la somma delle serie infinite non è necessariamente zero?
Risposte
Questa è una delle grandi questioni irrisolte in fisica . Se riesci a trovare la risposta e convincere la comunità dei fisici che è corretta, probabilmente vincerai un premio Nobel.
Se solo fosse così semplice come esserci qualche stranezza in matematica quando si sottrae infiniti. Sfortunatamente (ma in modo affascinante), non conosciamo la vera risposta a questo. Quello che sembra essere successo è che sono state prodotte un po 'più di particelle di materia rispetto alle particelle di antimateria, con la materia extra che andava a formare l'universo che vediamo oggi.
Ma perché è stata prodotta più materia dell'antimateria? Pensiamo che abbia a che fare con il fatto che le leggi della fisica non sono esattamente le stesse quando si sostituisce l'antimateria con la materia o viceversa. Questa è chiamata violazione della simmetria C ed è stata sperimentalmente confermata essere vera (in particolare per quanto riguarda l '"interazione debole"). Ma ancora non sappiamo esattamente cosa sia successo.
Nel contesto del modello di Rishon (di cui non possiamo ancora dire se è vero; sono necessarie energie di collisione più elevate negli acceleratori di particelle) questa domanda può essere facilmente risolta.
Secondo questa teoria, ci sono uguali quantità di materia e antimateria nel nostro universo. Inoltre, secondo questa teoria, ci sono solo due particelle veramente elementari (più economiche che non può ottenere!) Da cui sono composti tutti i quark e leptoni:
$T$-rishons, con carica elettrica di $\frac 1 3$, un'unità di carica corrispondente alla forza forte e una carica unitaria associata a un nuovo tipo di forza del colore (molto più forte della normale forza del colore), chiamata forza ipercolore.
$V$-rishons, con carica elettrica nulla, un'unità di carica corrispondente alla forza forte, e un'unità di anti-carica corrispondente a questa nuova forza ipercolore.
Tutti i quark e leptoni sono composti da tre di questi rishons. Per citare alcuni esempi:
il quark up (contenente$\frac 2 3$ di carica elettrica) ne contiene due $T$-rishons e uno $V$-rishon: $TTV$. Tutti i membri della sua famiglia (il quark charm e il quark bottom) sono visti come un'eccitazione di questo$TTV$ combinazione.
L'elettrone contiene tre anti-$T$-rishons: $\bar T\bar T\bar T$. I suoi membri della famiglia (il muone e il tau) sono, proprio come nell'esempio del quark, eccitazioni di questo$\bar T\bar T\bar T$ combinazione.
Puoi facilmente capire di quali rishons sono composti i neutrini. Ora mi sembra che sia ragionevole presumere che esista un altro Universo in cui tutti i quark e leptoni che sappiamo esistere, sono le anti-particelle di quelli nel nostro Universo. Quindi un protone qui è un anti-protone "là fuori", un neutrone un anti-neutrone, un elettrone un positrone o un neutrino un anti-neutrino. Questo dà un bel tocco simmetrico alla storia.
Esperimenti futuri (se la Natura non è ancora giunta al termine) possono cercare questa sottostruttura di quark.