Nobel z fizyki dla naukowców z USA i Japonii

Antymateria to fenomen znany fizykom od dziesięcioleci. Każda cząstka elementarna ma swój odpowiednik, który zasadniczo różni się od niej tym, że ma ładunek elektryczny o przeciwnym znaku. Czyli antyproton jest cząstką o masie i innych własnościach protonu, ale o ujemnym ładunku, zaś antyelektron (inaczej pozytron) ma masę elektronu, ale ładunek dodatni.

Inną znaną własnością antymaterii jest to, że gdy cząstka antymaterii zetknie się z cząstką materii, to obie ulegają anihilacji, czyli znikają zamieniając się w fotony - czystą energię. Natomiast w procesie kreacji, czyli zamianie energii w materię, regułą jest tworzenie się takiej samej liczby cząstek i antycząstek. We Wszechświecie powinno zatem być tyle samo materii co antymaterii, ale nie ma. A jeżeli antycząstka się pojawi - w wyniku rozpadu promieniotwórczego lub wytworzona sztucznie w laboratorium - anihiluje w zetknięciu ze swoim zwykłym odpowiednikiem.

Mogło nas nie być

Naukowcy są jednak przekonani, że kiedyś - w najwcześniejszych początkach Wszechświata - było tyle samo materii, co antymaterii. W tym gwałtownym okresie powstałe w wyniku gigantycznego aktu kreacji cząstki i antycząstki, zetknąwszy się ze sobą anihilowały, ale nie pozostała po nich tylko energia, ponieważ przed anihilacją materia z jakiegoś powodu zyskała przewagę liczebną nad antymaterią.

Gdyby po Wielkim Wybuchu 14 miliardów lat temu było dokładnie tyle samo materii, co antymaterii, doszłoby do ogólnej anihilacji i pozostałaby sama energia, bez materii. Oczywiście nas także by nie było.

Jak jednak dowodzi istnienie ludzi, gwiazd i planet, świat nie jest symetryczny - na początku Wszechświata na 10 miliardów par cząstek materii i antymaterii przypadała jedna dodatkowa cząstka materii. Te skromne resztki, które zostały, to właśnie my i to, co nazywamy materią.

Co zrobili laureaci?

W roku 1960 Yoichiro Nambu sformułował matematyczny opis spontanicznego złamania symetrii w fizyce cząstek elementarnych. Teorie Nambu okazały się niezwykle użyteczne w tworzeniu Modelu Standardowego, który opisuje zachowanie najmniejszych cząstek materii.

Makoto Kobayashi i Toshihide Maskawa wykazali w latach 70., że Model Standardowy trzeba rozszerzyć, wprowadzając trzecią rodzinę kwarków. Istnienie tych kwarków udowodniono dopiero w ostatnich latach - dzięki niezależnym eksperymentom przeprowadzonym w detektorach BaBar (Stanford, USA) oraz Belle (Tsukuba, Japonia).

Być może nowy akcelerator LHC w pobliżu Genewy przybliży nas do rozwiązania zagadki, jaką jest asymetria budowy Wszechświata.

Wcześniej szwedzki dziennik "Dagens Nyheter" spekulował, że jednym z głównych kandydatów do nagrody są odkrywcy pierwszych planet pozasłonecznych - polski astronom Aleksander Wolszczan, wspólnie z dwoma Szwajcarami Michelem Mayorem i Didierem Quelozem. Tym razem doceniono jednak fizyków zajmujących się cząstkami.