Visatos pirmapradžio karščio svilinantis speigas. CMBR. UFO Page. Lithuanian

Apie išverstą pirštinę...

To, kas nutiko prieš 14 mlrd. m., nuojauta prasidėjo niekingu nutikimu. Į Kalėdinį konkursą, kasmet rengiamą Kembridžo studentų matematikos draugijos, atėjo ir Polis. Jam kliuvo paprastutis uždavinys. Ne, jis nebuvo apie baseiną, į kurį pradžioje pripila vandens, o paskui kažkodėl išpila, o tada vėl pila; ir ne apie traukinius, išvažiuojančius iš punkto A ir kažkodėl negalinčių ramiai pasiekti punkto B. Kembridžo pedagogų fantazija studentams sukūrė uždavinį apie tris žvejus, žvejojusius saloje ir sutemus sugulusius miegoti, taip ir nepasidalinus laimikio. Ešeriai

Paryčiais vienas jų nubudo ir išplaukė į krantą, pasiėmęs trečdalį laimikio. Dalinant jam liko viena žuvis, - ir jisai neturėdamas svarstyklių ir nenorėdamas įžeisti draugų, išmetė tą žuvį į jūrą.

Kiek vėliau prabudo antras žvejys ir, nežinodamas, kad vienas jų jau išplaukė su savo dalimi, irgi likusias žuvis padalijo į tris dalis. Ir jam atliko viena žuvis, kurią taip pat išmetė į jūrą, prieš išplaukdamas į krantą. Paskutinis pabudo trečias žvejys – ir vėl pakartojo tokias pat dalybas – ir jam liko nepadalinta viena žuvis, kuriam irgi kilo mintis ją išmesti į jūrą. Uždavinyje buvo klausiama: kiek mažiausiai žuvų turėjo pagauti žvejai?

Polis palinko prie popieriaus, pašiaušė neklusnius plaukus. Jo lūpų kampiukuose ėmė žaisti gudri šypsenėlė. Ir štai jis, giliai atsidusęs ir neramiai pasimuistęs ant kėdės, atsistojo ir ištiesė atsakymą žiuri. Šis pradėjo eiti per rankas, ir kiekvienas žiuri narys galėjo nustebti pamatęs atsakymą: „Žvejai sugavo minus dvi žuvis!“

Tik žiuri tikriausiai pamanė, kad jaunuolis prisiskaitė pasakų ir įsivaizdavo save tarsi Alisa Stebuklų šalyje – ir neskyrė jam prizo. Tačiau tai jaunajam Poliui nepadarė jokio auklėjamojo poveikio – 1928-ais Polis Dirakas, jau būdamas žinomu fiziku, vėl palinko virš popieriaus lapo, galbūt vėl pašiaušė garbanas (jam tada tebuvo 26-eri) ir išvedė matematinę lygtį, kurioje savo amžininkams siūlė ne kažkokį ten mailių iš neigiamų žuvų, o tik ... neigiamus pasaulius! Priešingus pasaulius... Pasaulius ne iš mums įprastos materijos, o iš antimaterijos!

Bet kad būtume tikslesni, tai reikia pastebėti, kad Dirako lygtyse nebuvo ištiso antipasaulio; jose pasirodė tik mažulytė jo dalelytė, taip sakant, pirmoji kregždutė. Tai tebuvo elektronas – tik teigiamo krūvio! Apie tokį dar niekas nebuvo girdėjęs! Tai visai tas pats kas neigiama žuvis, kitaip sakant nonsensas. Ne tik kad nebuvo girdėta, - tai buvo ir nemandagu. Ir niekas tada nenumanė, kad tai išgarsins Diraką, kad jam bus skirta Nobelio premija ir jis Kembridže gaus fizikos katedrą, kuri kadaise priklausė pačiam Niutonui. O kol kad visi tik gūsčiojo pečiais, o neteisėtą elektroną pavadino pozitronu, kuris ramiai laukė savo laiko, kai jį pagaliau pamatys. Tai nutiko 1932-ais.

Ir jei jau elektronas turi porą, tai turi turėti ir kitos el. dalelės!? Lygtys rodė, kad gamtoje greta materijos privalo vienodomi steisėmis egzistuoti ir antimaterija. Prasidėjo baisi sumaištis... – fizikai mėtė darbus ir ėmėsi pozitronų ir kitų antidalelių gaudynių (visai panašiai, kaip dabar .... pokemonų).

Kur dingsta visa ta antimaterija?

El. dalelės ir antidalelės turi priešingas savybes, pvz., elektros krūvį elektrono ir pozitrono atveju. Bet kuris žinomas fizikinis procesas sukuria vienodus materijos ir antimaterijos kiekius. Dalelei susidūrus su savo rūšies antidalele, jos anihiliuojasi virsdamos aukštos energijos fotonais. Taigi, Visatoje neturėtų būti nei materijos, nei antimaterijos, o vien tik fotonai. Tačiau joje pakanka materijos, kad susidarytų trilijonai galaktikų ir, kiek žinome, ten nėra nė pėdsako antimaterijos.

Paaiškinimas, kas nutiko visai tai antimaterijai, gali būti išvedamas iš Didžiojo sprogimo „likutinio spinduliavimo“ (mikrobanginio fono spinduliavimo), kuris sudaro apie 10 mlrd. fotonų kiekvienai šiuo metu egzistuojančiai materijos dalelei. Tai mums nurodo, kad Didžiojo sprogimo metu susidarė 10 mlrd. ir viena materijos dalelė bei 10 mlrd. antidalelių. Ir po masinės anihiliacijos liko tik ta viena materijos dalelė.

Fizikai jau senai ieško nežymios asimetrijos fizikos dėsniuose, kuri leistų paaiškinti materijos perteklių prieš antimateriją. Ir jie mano, kad jie ją rado neutrinų elgesyje. Tai paslaptingos subatominės dalelės, mažai sąveikaujančios Kamodante detektoriuje su materija (tik neišsigąskite, iškeldami nykštį – per jį per sekundę praneria 100 mlrd. Saulės sugeneruotų neutrinų). Jie yra trijų tipų ir kiekvienas neutrinas nuolat kinta elektrono-neutrino į miuono-neutrino porą ir atgal.

Nuo 2016 m. Japonijoje vykdomo T2K eksperimento metu bandoma parodyti, kad neutrinai elgiasi skirtingai nei antineutrinai. Tam Tokijo centre generuojami miuonų-neutrinų ir miuonų-antineutrinų spinduliai pasiunčiami į milžinišką požeminį super-Kamodante detektorių, esantį už 295 km. Ten aptinkama daugiau elektronų-neutrinų nei elektronų-antineutrinų - iš ko spėjamas skirtingas jų elgesys. Tą nežymų efektą dar reikia patvirtinti, tačiau tai gali paaiškinti materijos dominavimą Visatoje.

Tačiau neutrinai turi labai nežymią masę, kad galėtų daryti didesnę įtaką Visatoje. Labai svarbu, kad jie sukasi tik laikrodžio kryptimi jų skridimo trajektorijos atžvilgiu. Tad fizikai tebespėlioja, ar neutrinai ir antineutrinai turėjo Didžiojo sprogimo metu super-sunkius porininkus, besisukančius priešinga kryptimi. Jie galėjo susidaryti tik labai aukštų energijų Didžiojo sprogimo aplinkoje ir turėjo netrukus suirti į šiuo metu egzistuojančias daleles. To proceso metu jie turėjo savo asimetriją „įspausti“ kosmose, sukurdami tą 1 dalelės (10-čiai mlrd.) materijos perteklių.

^*) HADES (High-acceptance Di-electron Spectrometer) Helmholco Sunkiųjų jonų tyrimo centre Darmštadte (Vokietija) skirtas atomų tyrimams ekstremaliomis sąlygomis (aukštose temperatūrose ir didelių slėgių).

Baigė matematiką ir fiziką.1935 m. pradėjo dirbti Dominiono astrofizikinėje observatorijoje, kur atliko tyrimus iš astrofizikos srities. Čia dirbo iki pat savo mirties. Karo metu su žmona tarnavo Karališkame Kanados laivyne, o po karo 1959 m. tapo Kanados Karališkosios astronomų draugijos prezidentu.

Svarbiausias indėlis molekulinės spektroskopijos srityje. Jis pateikė pirmąjį tarpžvaigždinių dujų temperatūros įvertinimą (2,4^o K; ją patvirtino vėliau atrastas mikrobanginis spinduliavimas) remdamasis CN linijomis. Tyrė „šaltų“ žvaigždžių molekulinį spektrą ir 1936 m. nustatė, kad anglies žvaigždžių energijos šaltinis yra anglies-azoto branduolinis ciklas. Kai kuriose vėlyvos stadijos žvaigždžių atmosferoje atrado anomaliai aukštą ličio kiekį, o 1940 m. tarpžvaigždinėje erdvėje patvirtino molekulių egzistavimą (tarp jų ir CH, CN ir NaH). Tyrinėjo molekulines kometų emisijas ir 1940 m. paaiškino kai kurias ypatybes saulės spinduliavimo sužadinančiu rezonansu.

^***) Ričardas Tolmanas (Richard Chace Tolman,1881-1948 ) – amerikiečių matematinės fizikos specialistas ir chemikas, kurio specializacija buvo statistinė mechanika. Taip pat prisidėjo prie teorinės kosmologijos vystymo. 1912 m. įvedė reliatyvistinės masės sąvoką, o 1916 m. eksperimente galutinai įrodė, kad elektros srovė yra laidininku judantis elektronų srautas, o šalutiniu eksperimento rezultatu tapo elektrono masės išmatavimas. Išleido statistinės mechanikos vadovėlį (1927), kurioje rėmėsi „senąja“ kvantine mechanika, o 1938 m. parašė visiškai naujus „Statistinės mechanikos principus“, kur išnagrinėjo statistinės mechanikos taikymą tiek klasikinėje, tiek kvantinėje mechanikoje. Vėliau ypač susidomėjo termodinamikos reliatyvistinėse sistemose ir kosmologijoje klausimais, ką išdėstė knygoje „Reliatyvumo teorija, termodinamika ir kosmologija“ (1934). Joje nurodė, kad „visiškai juodo“ kūno spinduliavimas besiplečiančiso Visatos sąlygomis silpsta, tačiau vis tiek išlieka šiluminiu - kas tapo svarbiu pagrindu tiriant reliktinio mikrobangio spinduliavimo savybes.