چرا ماده بر پادماده غالب است؟

به گزارش BBC، نیروهای بین ذرات پادماده – در این مورد پادپروتون ها – قبلا اندازه گیری نشده بود. اگر معلوم می شد که پادپروتون رفتاری متفاوت از ذرات پروتون دارد، می توانست توضیحی بالقوه در مورد علت عدم توازن ماده و پادماده در جهان امروز ارائه کند: اینکه چرا ماده خیلی بیش از پادماده وجود دارد. در آغاز کیهان و در جریان بیگ بنگ به یک اندازه ماده و پادماده تولید شد. اما این جهانی نیست که امروز می بینیم؛ جهانی که در آن پادماده شدیدا نایاب است. باید پدیده ای در کار بوده باشد که باعث برتری ماده شده؛‌ دانشمندان نظریات خود را دارند، اما شواهد آن فرار است.

آیهانگ تانگ از آزمایشگاه ملی بروکهیون در نیویورک آمریکا که از نویسندگان این مقاله است می گوید:‌ “این معما چند دهه مطرح بوده و سرنخ های کمی پدیدار شده، و همچنان یکی از چالش های بزرگ علوم است. هر چیزی که درباره ماهیت پادماده بیاموزیم به طور بالقوه می تواند به حل این معما کمک کند.” اما به لطف تکنولوژی، پادماده را می توان در شتاب دهنده‌های ذرات تولید کرد – هرچند در مقدار خیلی کم – که به دانشمندان امکان می دهد خواص آن را مطالعه کنند. فیزیکدان ها با استفاده از یک شتاب دهنده ذرات به نام آراچ‌آی‌سی (Relativistic Heavy Ion Collider) در بروکهیون، توانستند نیروی بین جفت های پادپروتون را اندازه بگیرند.

دانشمندان دریافتند که نیروی بین جفت های پادپروتون گرانشی است، درست مثل “نیروی قوی” (Strong Force) که پروتون ها را در هسته اتم کنار هم نگه می دارد. ذرات پادماده جرمی معادل همتای خود ماده معمولی دارند، اما بار الکتریکی آنها برعکس است. ژنگیائو ژانگ، از دیگر دانشمندان این مطالعه در مورد نتیجه آزمایش گفت:‌ “ما (در این آزمایش) شاهد انتشار مقدار زیادی پروتون هستیم، یعنی همان مصالح اساسی اتم های متعارف، و همچنین تقریبا به همین اندازه پادپروتون می بینیم.”

“پادپروتون ها درست مثل پروتون های معمولی به نظر می رسند، اما چون پادماده هستند، بار آن به جای مثبت منفی است، برای همین در میدان مغناطیسی آشکارساز به جهت مخالف منحرف می شوند.” تا جایی که دقت اندازه گیری ها اجازه می دهد، ماده و پادماده کاملا متقارن به نظر می رسند. هیچ گونه تغییر ناگهانی نامتقارنی در نیروی قوی بین ذرات که ادامه وجود ماده در جهان و نادر بودن پادماده را توضیح دهد ظاهر نشد.

به این ترتیب این یافته دانشمندان را به سوی توضیحی دیگر برای عدم توازن ماده و پادماده سوق می دهد. برای مثال نوترینوها (یکی دیگر از ذرات اساسی سازنده جهان) ممکن است پادماده خود باشند. تفاوت در نوع کنش و واکنش ذرات نوترینو بعد از بیگ بنگ ممکن است به ازدیاد ماده منجر شده باشد. جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله Nature منتشر شده است.