Okay, jeśli mam rację, zgodnie z teorią Wielkiego Wybuchu, wszechświat zaczął się jako wysoce uzgodniona kula materii. Więc skąd ta materia się wzięła? To znaczy, skąd wzięła się materia, która stworzyła wszystko we wszechświecie? Czy po prostu się pojawiła, czy coś w tym stylu? (PLEASE answer! This has been bothering me for YEARS!)

Na początku nie było jeszcze żadnej materii. Było jednak dużo energii w postaci światła, które przychodzi w dyskretnych pakietach zwanych fotonami. Kiedy fotony mają wystarczająco dużo energii, mogą spontanicznie rozpadać się na cząstkę i antycząstkę. (Antycząstka jest dokładnym przeciwieństwem odpowiadającej jej cząstki – na przykład proton ma ładunek +e, więc antyproton ma ładunek -e). Łatwo to dziś zaobserwować, gdyż promienie gamma mają wystarczającą energię, by tworzyć mierzalne pary elektron-antylektron (antyelektron jest zwykle nazywany pozytonem). Okazuje się, że foton jest tylko jedną z klasy cząstek, zwanych bozonami, które rozpadają się w ten sposób. Wiele bozonów występujących tuż po wielkim wybuchu było tak energetycznych, że mogły rozpadać się na znacznie masywniejsze cząstki, takie jak protony (pamiętajmy, że E=mc2, więc aby stworzyć cząstkę o dużej masie m, potrzebny jest bozon o dużej energii E). Masa we wszechświecie pochodzi właśnie z takich rozpadów.

Następne pytanie, które należy zadać, brzmi: gdzie podziała się cała antymateria? Dla każdej cząstki stworzonej w ten sposób istnieje dokładnie jedna antycząstka. W tym przypadku powinno być dokładnie tyle samo antymaterii, ile jest materii. Gdyby tak było, to po pewnym ochłodzeniu Wszechświata każda cząstka znalazłaby antycząstkę i połączyła się, tworząc bozon (proces ten nazywamy anihilacją cząstek). W rzeczywistości taki los spotkał większość z tych par – na każdą jedną, która przetrwała, anihilowało się około 10 miliardów cząstek. Przetrwanie nawet tak małego ułamka wystarczyło do uformowania całej materii w naszym wszechświecie. W pewnym momencie podczas tego procesu, coś innego musiało się wydarzyć, aby spowodować przetrwanie większej liczby cząstek niż antycząstek (nazywamy to asymetrią cząstka-antycząstka).

Istnieje wiele teorii, które próbują wyjaśnić tę asymetrię. Podam bardzo krótki opis jednej z nich, zwanej bariogenezą elektrosłabą. (Zrozumienie jej wymaga dużo więcej informacji ogólnych niż mam na to miejsca). Protony i neutrony są cząstkami zwanymi barionami, a bariogeneza oznacza tworzenie barionów. Obecne rozumienie fizyki cząstek elementarnych, zwane modelem standardowym, mówi, że obecnie liczba barionów jest prawie stała, z niewielkimi tylko zmianami spowodowanymi kwantowym tunelowaniem mechanicznym. We wczesnym Wszechświecie temperatura była jednak znacznie wyższa, więc tunelowanie to było powszechne i mogła powstać duża liczba barionów. Electroweak odnosi się do okresu, kiedy siły elektromagnetyczne i słabe rozłączały się z jednej siły na dwie oddzielne siły (pomiędzy 10-12 a 10-6 sekundą po wielkim wybuchu – asymetria prawdopodobnie powstałaby pod koniec). Dodatkowe źródło barionów wynika z faktu, że leptony (inny rodzaj cząstek, w tym elektrony) mogą być przekształcane w bariony w tej epoce.

Ta strona została ostatnio zaktualizowana 27 czerwca 2015.

.