Vesmírné “levotočivé” magnetické pole a chybějící antihmota

15. červen 2015

Hmotné struktury v našem vesmíru existují jen díky jemné převaze hmoty nad antihmotou krátce po velkém třesku. Zatímco většina hmoty anihilovala s antihmotou, ze zbytku hmoty vznikl celý náš hmotný vesmír.

Vědci zatím s jistotou neodhalili, čím byla tato pro nás životně důležitá asymetrie mezi hmotou a antihmotou způsobena. Američtí a japonští vědci nyní přišli s hypotézou globálního “levotočivého” vesmírného magnetického pole, které je příznakem kýžené asymetrie vesmíru.

Skupina vědců z Arizonské státní univerzity, Washingtonské univerzity a z univerzity v japonské Nagoyi vedená profesorem Tanmayem Vachaspatim, zveřejnila nedávno zajímavou analýzu tohoto problému.

Antičástice se od částic liší mimo jiné opačným znaménkem elektrického náboje. Pokud má částice záporný elektrický náboj (jako například elektron), k ní příslušná antičástice má elektrický náboj kladný (zde pozitron). Kladnému protonu zase odpovídá záporný antiproton (a antičástice elektricky neutrální částice má také nulový elektrický náboj).


Profesor Tanmay Vachaspati před časem vytvořil teoretické modely, podle nichž je vesmír zaplněn slabými magnetickými poli se šroubovicovou strukturou. Tato pole vznikla jako následek narušení tzv. CP invariance při prvotní anihilaci částic a antičástic, přičemž jako meziprodukt vznikly hypotetické částice s jedním magnetickým pólem, tzv. monopóly a antimonopóly. Ty vzápětí zpětně anihilovaly na původní částice a antičástice, avšak už s převahou částic. Vachaspatiho hypotézu podporuje pozorování záření gama, které provádí astronomická družice NASA, tzv. Fermiho kosmický dalekohled.

Umělecké vyobrazení Fermiho kosmického dalekohledu na oběžné dráze

Fermiho kosmický dalekohled pozoruje už od roku 2008 záření gama z velmi vzdálených zdrojů, jako jsou třeba supermasivní černé díry, nacházející se v centrech velkých galaxií. Charakter tohoto záření gama je ovlivňován mezigalaktickým magnetickým polem, přes které fotony gama procházejí. Pokud má toto pole charakter šroubovice, promítne se to do spirálovitých vzorů v rozložení záření gama. Tento jev je podle profesora Vachaspatiho pozorován v měřeních Fermiho kosmického dalekohledu, i když je o něco výraznější, než napovídají teoretické modely. Pozorovaná data zhruba odpovídají slabému převážně levotočivému mezigalaktickému magnetickému poli. Podle některých kosmologických modelů se mohlo toto “levotočivé” magnetické pole ve vesmíru objevit několik nanosekund po velkém třesku a je vlastně zbytkem po převaze magnetických monopólů.

Je však nutno říci, že hypotéza vesmírného levotočivého magnetického pole není jediným modelem, který se pokouší vysvětlit převahu hmoty nad antihmotou. Podle jiných hypotéz mohlo už samotné Higgsovo pole krátce po velkém třesku jemně “favorizovat” vznik částic před vznikem antičástic. Samotné levotočivé pole také mohlo vzniknout jiným způsobem - díky tzv. inflačnímu stadiu po velkém třesku. Proto vědci netrpělivě čekají na další přesnější data z Fermiho kosmického dalekohledu. Stejně tak je třeba experimentálně potvrdit zatím spíše hypotetický jev narušení CP-invariance (symetrie částic vůči současné změně na antičástici a při zrcadlové symetrii).

Zdroje: Phys.Org, ScienceDaily, CosmosUp, Wired, New Scientist 1, New Scientist 2, Royal Astronomical Society, Monthly Notices of the RAS, CP invariance

autor: Pavel Vachtl
Spustit audio