تا حالا فکر کردی چرا اصلاً جهان وجود داره؟ یعنی اصلاً چرا چیزی هست، چرا هیچ‌چیز نیست؟! اگه با دید علمی به قضیه نگاه کنیم، جوابش یه سری داستان خفن و پیچیده‌ی مربوط به ذره‌ها و دنیای کوانتوم و اینا میشه… ولی قول میدم اینجا برات خودمونی تعریف کنم!
داستان از دعوای “ماده” و “پادماده” شروع میشه. ماده همون چیزیه که دورت می‌بینی: الکترون، پروتون و نوترون‌ها که توی اتم‌ها و مولکول‌های اجسام معمولی هستن. اما پادماده چیه؟ پادماده هم یه نوع ذره‌ست که تقریباً مثل ماده رفتار می‌کنه، فقط بار الکتریکی‌ش مخالفشه. یعنی مثلاً اگه الکترون منفی باشه، پاد-الکترون (که بهش میگن پوزیترون) مثبت میشه. هر ماده‌ای یه پادماده داره!
حالا موضوع جالب اینجاست: وقتی ذره‌ی ماده با پادماده‌ش رو‌به‌رو بشن، یعنی اگه با هم برخورد کنن، همدیگرو “بی‌اثر” یا به اصطلاح علمی نابود (annihilate) می‌کنن و تبدیل میشن به یه انفجار انرژی خیلی شدید به اسم اشعه گاما (gamma-rays). مثلاً اشعه گاما رو می‌تونی به صورت یه نوع اشعه خیلی انرژیک توی فضا بدونی که معمولاً توی انفجارهای بزرگ ایجاد میشه.
ولی الان، پادماده خیلی خیلی کمه! چرا انقدر کمه؟ این یکی از اسرار بزرگ کیهان‌شناس‌هاست. البته پادماده اوایل تولد جهان خیلی زیاد بوده، اما بیشترش توی همون اولین لحظات نابود شده. جالبه بدونی خیلی از دانشمندها یه زمانی حدس می‌زدن ممکنه حتی “کهکشان پادماده‌ای” یا “ستاره‌های پادماده‌ای” توی عالم باشه، اما تا الان نشونه‌ای ازش پیدا نکردن.
ایده‌ی وجود پادماده رو تقریباً ۱۰۰ سال پیش یه فیزیکدان انگلیسی به اسم پل دیراک (Paul Dirac) پیش‌بینی کرد. اون اوایل دانش کوانتومی (quantum mechanics یعنی یه شاخه از فیزیک که رفتار ذره‌های خیلی کوچیک مثل الکترون‌ها رو بررسی می‌کنه) بود. دیراک توی کارای علمی عجیبش این احتمال رو داد که باید یه چیزی به اسم پادماده وجود داشته باشه و دانشمندا از دهه ۱۹۳۰ تا حالا بارها این ذره‌ها رو توی آزمایشگاه واقعاً ساختن! امروزه هم دانشمندا توی شتاب‌دهنده‌های ذره‌ای مثل LHC (Large Hadron Collider یعنی یه دستگاه فوق‌العاده بزرگ توی اروپا که ذره‌ها رو باهم برخورد میده) می‌تونن پادماده درست کنن.
حالا طبق پیش‌بینی دیراک، باید همه‌چیز نصف‌نصف باشه: یعنی به همون اندازه که ماده داریم باید پادماده هم باشه. اما الان خیلی بیشتر ماده هست و پادماده تقریباً ناپدید شده. این مسئله یه معمای گنده‌ست: چرا؟ چرا همه‌چی نابود نشد و جهان خالی از ماده نشد؟
طبق گفته پروفسور پاسکوال دی باری (Pasquale Di Bari)، الان وجود ستاره‌ها و کهکشان‌ها و… بستگی داره به اینکه یه تفاوت ریز و اساسی بین رفتار ماده و پادماده وجود داشته باشه. یعنی توی همون لحظات اول “مه‌بانگ” (Big Bang یعنی انفجار خیلی بزرگی که شروع جهان رو رقم زد) احتمالاً مقدار ماده و پادماده برابر بوده، اما خیلی سریع ماده برنده این دعوا شد و فقط یه مقدار کمی ماده موند! چیزی که الان داریم و می‌بینیم، همون باقی‌مونده (Cosmic leftovers) اون درگیری وحشیانه است!
ولی چرا این تفاوت وجود داشت؟ چرا ماده یه ذره بیشتر موند؟ هیچ کس هنوز دقیق نمی‌دونه! دانشمندا بهش میگن مشکل “عدم تقارن ماده-پادماده” (matter-antimatter asymmetry – یعنی ماده و پادماده دقیقاً توی رفتارهاشون قرینه نبودن). این مسئله هنوزم حل نشده‌س و کلی فیزیکدان دارن روش کار می‌کنن.
یه فیزیکدان دیگه به اسم اندره ساخاروف (Andrei Sakharov) سال ۱۹۶۷ یه نظریه داد که گفت شاید این عدم تقارن بخاطر اینه که ماده و پادماده همیشه دقیقاً رفتار مشابهی با نیروهای بنیادی طبیعت نشون نمی‌دن، به‌خصوص وقتی قضیه به “نقض C و CP” (C and CP violation یعنی دو تا قانون برخورد بین ذره و پادذره توی فیزیک که اگه نقضشون کنی تقارن بهم می‌خوره) می‌رسه. اصل کلی این قوانین رو دانشمندا فهمیدن، اما جزئیاتش هنوز گنگه و نیاز به آزمایش‌های بیشتری داره.
جالبه بدونی طبق گفته دیراک، حتی این که ما ذره معمولی (matter) رو ماده و ذره مخالفش رو پادماده اسم گذاشتیم یه جورایی دلبخواهی بوده، یعنی اگه شرایط جهان برعکس بود الان شاید ما بدنمون از “پادماده” ساخته شده بود و اسمش شده بود ماده!
الان دانشمندها از نشونه‌های نابودی پادماده توی طیف‌های ستاره‌ای، آزمایش‌های شتاب‌دهنده، یا حتی ردیابی موج‌های گرانشی (gravitational waves یعنی موج‌هایی که انیشتین پیش‌بینی کرد و بخاطر حرکت جرم‌های خیلی بزرگ توی فضا تولید میشن) برای کشف این داستان استفاده می‌کنن.
در آخر، اگه بخوام خلاصه بگم: کل هستی و هرچی توش هست، نتیجه‌ی یه ذره تفاوت کوچیک بوده بین ماده و پادماده! اگه این تفاوت نبود، هیچ‌چی وجود نداشت؛ نه من، نه تو، نه ستاره، نه کهکشان… پس واقعاً وجود ما حسابی شانسیه! و البته این همون چیزی ـه که دانشمندای امروزی هنوز دارن دنبالش می‌گردن تا بفهمن واقعاً چرا دنیا اینجوری شده.
پیام آخر: هر وقت شب به آسمون نگاه کردی و فکر کردی “چرا جهان وجود داره”، بدون یه عالمه ذره داشت با هم دعوا می‌کرد تا این دنیا واسه ما درست بشه!
منبع: +
