واحدة من الألغاز الأساسية والغريبة في الكون هي حقيقة وجود أي شيء على الإطلاق. وذلك لأنه خلال الانفجار الكبير، كان من المفترض أن يتم إنشاء كميات متساوية من جسيمات المادة والمادة المضادة – فالمادة المضادة تشبه “عكس” المادة العادية، مما يعني أنها تتكون من بروتونات مضادة وإلكترونات مضادة. وعندما تلتقي جسيمات المادة والمادة المضادة، يفنى كل منهما الآخر.
وهذا يعني أن الكون منقسم إلى مادة و المادة المضادةوالهياكل الكبيرة مثل المجرات, النجوموالكواكب والأقمار وحتى أجسادنا يجب أن تكافح من أجل الوجود. وبالتالي، لا بد أن بعض الغرائز المبكرة في الكون قد قضت على المادة المضادة وسمحت للكون الذي تهيمن عليه المادة بالازدهار. لبعض الوقت، كان العلماء يبحثون بشدة عن أدلة حول ماهية هذا النوع من الأحداث.
يستمر المقال أدناه
قال بوبلافسكي لموقع Space.com: “الثقوب السوداء البدائية هي ثقوب سوداء افتراضية تشكلت بعد وقت قصير من الانفجار الكبير بسبب تقلبات شديدة وعالية الكثافة في الكون المبكر. وهي مرشحة جيدة لتكون بذور ثقوب سوداء فائقة الكتلة في مراكز المجرات الضخمة، وكذلك الثقوب السوداء متوسطة الكتلة في مراكز العناقيد الكروية”. “هناك نماذج أخرى للتخلص من المادة المضادة، لكنها جميعها تفترض بعض الفيزياء خارج النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات.
“كان عدم التماثل الكتلي بين المادة والمادة المضادة مفاجئًا، لكنه اقترح على الفور أنه يمكن أن يكون سببًا بسيطًا وطبيعيًا لاختلال التوازن المرصود بين المادة والمادة المضادة في الكون.”
هل كانت المادة المضادة عائقًا في الكون السابق؟
وأوضح بوبلافسكي كيف أن هناك أيضًا عمليات غير معروفة تنتهك التوازن بين عائلة من الجسيمات تسمى الباريونات ونظيراتها من المادة المضادة، الباريونات المضادة.
وأوضح بوبلافسكي: “إن عدم التماثل الكتلي وعدم التماثل الناتج في التقاط الثقب الأسود أنتج اختلال التوازن بين المادة والمادة المضادة في الكون المرئي دون انتهاك حفظ رقم الباريون واستدعاء فيزياء جديدة تتجاوز النموذج القياسي”.
ويقول الباحث إنه نظرًا لأن جسيمات المادة المضادة أكبر كتلة من جسيمات المادة، أثناء إنتاج الأزواج في الكون المبكر، كانت جسيمات المادة المضادة أبطأ من جسيمات المادة المقابلة.
وقال بوبلافسكي: “نظرًا لأن احتمال التقاط الجاذبية لجسيم ضخم بواسطة ثقب أسود يزداد مع انخفاض سرعته، فقد تم التقاط جسيمات المادة المضادة بواسطة الثقوب السوداء بمعدلات أكبر من جزيئات المادة المقابلة”. “سقطت المادة المضادة المفقودة في الثقوب السوداء البدائية، وما لم يسقط أبادته المادة.”
وهذا يمكن أن يفسر مشكلة أخرى في علم الكونيات والتي أصبحت ملحة منذ القرن العشرين تلسكوب جيمس ويب الفضائي بدأ تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) في اكتشاف الثقوب السوداء الهائلة بعد حوالي 500 مليون سنة من الانفجار الكبير. هذه مشكلة لأن عملية الاندماج والتغذية التي تسمح للثقوب السوداء فائقة الكتلة بالنمو إلى كتل بملايين، أو حتى مليارات المرات، أكبر من كتلة الشمس، كان يُعتقد سابقًا أنها تستغرق مليار سنة على الأقل حتى تؤتي ثمارها. إن رؤية الثقوب السوداء الهائلة قبل أن يبلغ عمر الكون مليار سنة يمثل لغزا كبيرا.
يعتقد بوبلافسكي أنه من خلال التهام المادة المضادة، كان من الممكن أن تكون الثقوب السوداء البدائية قد حصلت على السبق في عمليات النمو هذه.
وقال: “استهلكت الثقوب السوداء البدائية مادة مضادة أكثر من المادة، ولأن المادة المضادة كانت أثقل بكثير من المادة، زادت كتل الثقوب السوداء البدائية بشكل كبير”. “ربما يفسر هذا كيف نمت الثقوب السوداء الهائلة التي تم رصدها مؤخرًا في الكون المبكر بهذه السرعة.”
وبطبيعة الحال، هناك طريق طويل لنقطعه قبل أن يتم قبول هذه النظرية من قبل المجتمع العلمي ككل. الشيء الوحيد الذي يمكن أن يساعد في قبوله هو الحصول على أدلة رصدية على وجود الثقوب السوداء البدائية، والتي ظلت افتراضية بشكل محبط منذ أن اقترحها ستيفن هوكينج لأول مرة في السبعينيات.
وقال بوبلافسكي: “كانت الثقوب السوداء البدائية موجودة في الكون المبكر للغاية، وهو أمر يصعب استكشافه حاليًا. وآمل أن يتم استخدام موجات الجاذبية والنيوترينوات في المستقبل لاختبار هذه الفرضية”. “أيضًا، يمكن أن تكون هناك تجارب مستقبلية تختبر ما إذا كانت جسيمات المادة والمادة المضادة لها كتل مختلفة قليلاً عند كثافات أعلى أو مسافات أصغر مقارنة بتلك التي يتم فحصها حاليًا. “في الواقع، أظهرت بعض التجارب الحديثة أن الميزونات والأنتيمسون تتحلل بشكل مختلف. قد يكون هذا الاختلاف مرتبطًا بعدم تناسق كتلة المادة والمادة المضادة.”
بحث Poplawski متاح في مستودع ورق ما قبل الطباعة arXiv.
التعليقات