هل هناك سبب علمي لوجود الكون؟

هل هناك سبب علمي لوجود الكون؟ وبعبارة أخرى، ما هو العلم الذي يفسر لماذا يوجد أي شيء على الإطلاق، بدلاً من لا شيء فقط؟

الجواب يتعلق بالأضداد. لقد وجد العلماء أن الكون موجود لأنه بدأ بخلل طفيف في التوازن بين المادة والمادة المضادة. جسيمات المادة – أي كل الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات الموجودة في المادة الذرات وجزيئات الأشياء العادية — تختلف عن جزيئات المادة المضادةوالتي تحمل الشحنة الكهربائية المعاكسة ولكنها متشابهة في العديد من النواحي.

المادة والمادة المضادة لا تتفقان. عندما تصطدم جزيئاتها، فإنها تفني بعضها البعض في انفجار شديد أشعة جاما. ولحسن الحظ، أصبحت المادة المضادة الآن نادرة للغاية. على الرغم من أن المادة المضادة كان لها دور أساسي في تكوين الكون الكونوحقيقة أن هناك الآن القليل جدًا منه هي واحدة من أسرار علم الكونيات العظيمة.

المادة المضادة تنبأ بها الفيزيائي الإنجليزي بول ديراك منذ ما يقرب من 100 عام كجزء من عمله الرائد ميكانيكا الكموقد تم تأكيده تجريبياً منذ ثلاثينيات القرن العشرين. في الوقت الحاضر، يمكن للعلماء إنشاء المادة المضادة في مصادمات الجسيمات مثل مصادم هادرون الكبير.

لكن ديراك توقع أنه يجب أن تكون هناك كميات متساوية من المادة والمادة المضادة، وفقًا لما قاله باسكوال دي باري، أستاذ الفيزياء وعلم الفلك في جامعة ساوثهامبتون في المملكة المتحدة، فالحقيقة أن هناك الآن القليل جدًا من المادة المضادة والكثير من المادة – بما في ذلك جميع النجوم في جميع المجرات في الكون، على الرغم من أن بعض العلماء اقترحوا ذات مرة أنه قد يكون هناك “مضادات المجرات” أو “مضادات النجوم” — هي مشكلة علمية كبيرة.

متعلق ب: هل الأكوان الكمومية موجودة بالفعل؟

“نعتقد أن الكون بدأ بنسبة 50-50 من المادة والمادة المضادة في الكون الانفجار العظيم ولكن بعد ذلك بسرعة كبيرة أصبحت المادة هي المهيمنة.” تارا شيرزقال عالم فيزياء الجسيمات بجامعة ليفربول لموقع Live Science في رسالة بالبريد الإلكتروني. “لكي يحدث هذا، يجب أن يكون هناك اختلاف طفيف جدًا، أو عدم تناسق، في سلوك المادة والمادة المضادة للسماح لأحدهما بالسيطرة في النهاية على الآخر”.

وتابع شيرز: “لكن هذا الاختلاف غير متوقع، وغير مفهوم، وبالتأكيد لم يتم تفسيره”. “إن فهم هذا الاختلاف هو المشكلة التي نريد حلها؛ هذه هي مشكلة عدم تناسق المادة والمادة المضادة.”

وفقا لديراك، الشروط “المادة” و”المادة المضادة” تكاد تكون عشوائية. تشير كلمة “المادة” إلى الجسيمات العادية، وتشير كلمة “المادة المضادة” إلى الجسيمات المضادة، ولكن من الممكن أن يكون الأمر على العكس من ذلك. إذا لم يتم القضاء على معظمها، فربما تكون جسيمات المادة المضادة قد شكلت كونًا من الذرات المضادة والجزيئات المضادة. وفي النهاية، كل ما ساد سمي مادة، ونقيضه سمي المادة المضادة.

بقايا الكونية

باستخدام الملاحظات من مصادمات الجسيمات، وآثار اضمحلال المادة المضادة في الأطياف الفلكية، و موجات الجاذبيةيحاول الفيزيائيون أن يفهموا بشكل أفضل سبب وجود هذا التناقض الكبير غير المفسر في الكون والذي أدى إلى ظهور كل ما يحتوي عليه.

يقدر دي باري أنه ربما كان هناك في الأصل عدد من جسيمات المادة والمادة المضادة أكبر بمليارات المرات مما هو موجود الآن، قبل أن تفني معظمها بعضها البعض في الأجزاء الأولى من الثانية بعد الانفجار الكبير. وقال لـ Live Science: “ما نحن مصنوعون منه هو بقايا الطعام”.

ريموند فولكاسوأضاف، عالم فيزياء الجسيمات النظرية في جامعة ملبورن، أن سبب عدم التماثل تم تحديده في عام 1967 من قبل الفيزيائي السوفيتي أندريه ساخاروف. (حُكم على ساخاروف، أحد منتقدي النظام السوفييتي، بـ “المنفى الداخلي” بسبب المعارضة السياسية في عام 1980؛ ثم أُطلق سراحه في عام 1986، وتوفي في عام 1989).

اقترح ساخاروف أن عدم التماثل موجود لأن جسيمات المادة والمادة المضادة لم تكن متضادة تمامًا، ولكنها بدلاً من ذلك تتفاعل بشكل مختلف مع بعض القوى الأساسية في ظروف معينة – وهي ظاهرة تُعرف باسم “انتهاك C وCP”.

قال فولكاس لموقع Live Science في رسالة بالبريد الإلكتروني إن المبادئ العامة لـ “انتهاك C وCP” معروفة، لكن التفاصيل ليست معروفة. “هناك العديد من الاحتمالات على الطاولة!” قال. “إن التحدي هو التمييز تجريبيا بينهما.”

---

مسابقة النظام الشمسي: ما مدى معرفتك بجيراننا الكوني؟