Articles

Odkud se vzala hmota ve vesmíru? (Intermediate) – Zajímá vás astronomie? Zeptejte se astronoma

Pokud se nemýlím, tak podle teorie velkého třesku vesmír vznikl jako vysoce koncentrovaná koule hmoty. No a kde se ta hmota vzala? Myslím tím, odkud se vzala hmota, která vytvořila všechno ve vesmíru? To se prostě objevila nebo co? (PROSÍM, odpovězte! Trápí mě to už ROKY!)

Na počátku ještě žádná hmota nebyla. Bylo tu však mnoho energie v podobě světla, které přichází v diskrétních balíčcích zvaných fotony. Když mají fotony dostatek energie, mohou se samovolně rozpadat na částici a antičástici. (Antičástice je přesným opakem příslušné částice – například proton má náboj +e, takže antiproton má náboj -e.) To lze dnes snadno pozorovat, protože záření gama má dostatečnou energii k vytvoření měřitelných párů elektron-antielektron (antielektron se obvykle nazývá pozitron). Ukázalo se, že foton je jen jednou ze třídy částic, nazývaných bosony, které se tímto způsobem rozpadají. Mnoho bosonů, které se vyskytovaly těsně po velkém třesku, mělo takovou energii, že se mohly rozpadat na mnohem hmotnější částice, jako jsou protony (nezapomeňte, že E=mc2, takže k vytvoření částice s velkou hmotností m potřebujete boson s vysokou energií E). Hmotnost ve vesmíru pochází z takových rozpadů.

Další otázka, kterou je třeba si položit, zní: kam se poděla všechna antihmota? Na každou takto vytvořenou částici připadá přesně jedna antičástice. V tomto případě mělo být antihmoty přesně tolik, kolik je hmoty. Pokud by to byla pravda, po určitém ochlazení vesmíru by si každá částice našla antičástici a spojila by se v boson (tento proces se nazývá anihilace částic). Ve skutečnosti to byl osud většiny těchto párů – na každou přeživší částici připadá něco kolem 10 miliard anihilovaných částic. Přežití i tak malého zlomku stačilo k vytvoření veškeré hmoty v našem vesmíru. V určitém okamžiku tohoto procesu se muselo stát něco jiného, co způsobilo, že přežilo více částic než antičástic (říkáme tomu asymetrie částic a antičástic).

Existuje mnoho teorií, které se snaží tuto asymetrii vysvětlit. Uvedu velmi stručný popis jedné z nich, která se nazývá elektroslabá baryogeneze. (Její pochopení vyžaduje mnohem více základních informací, než na kolik mám prostor). Protony a neutrony jsou částice zvané baryony a baryogeneze znamená vznik baryonů. Současné chápání částicové fyziky, nazývané standardní model, diktuje, že v dnešní době je počet baryonů téměř konstantní, pouze s malými odchylkami způsobenými kvantově mechanickým tunelováním. V raném vesmíru však byla teplota mnohem vyšší, takže toto tunelování bylo běžné a mohlo vzniknout velké množství baryonů. Elektroslabé síly se vztahují k danému časovému období, kdy se elektromagnetické a slabé síly rozpojovaly z jedné síly na dvě samostatné síly (mezi 10-12 a 10-6 sekundami po velkém třesku – asymetrie by pravděpodobně vznikla až ke konci). Další zdroj baryonů je dán skutečností, že leptony (další typ částic, včetně elektronů) se v této epoše mohou přeměnit na baryony.

Tato stránka byla naposledy aktualizována 27. června 2015.

Další zdroj baryonů je dán skutečností, že leptony (další typ částic, včetně elektronů) se v této epoše mohou přeměnit na baryony.