ŚFiNiA

Błażej

Skoro to dział odnoszący się do ogólnych dyskusji na temat wpływu nauki na światopogląd. To ja postawię tu pytanie. Waszym zdaniem eksperymenty opisane w niżej zalinkowanym artykule jaki mają wpływ na wieloletni spór pomiędzy teistami i ateistami odnośnie natury wszechświata ?

Dlaczego w ogóle coś istnieje? Wyniki eksperymentu przybliżają nas do rozwiązania zagadki

Najnowsze wyniki pomiarów neutrin, eksperymentu prowadzonego w Japonii, przybliżają fizyków do rozwiązania zagadki istnienia materii we Wszechświecie.

Neutrina (i ich antycząstki, antyneutrina) występują w trzech rodzajach: elektronowe, mionowe i taonowe. Wiemy, że neutrina jednego rodzaju mogą zamieniać się w inne - proces ten nazywany jest oscylacją neutrin.

W eksperymencie T2K prowadzonym w Japonii akcelerator J-PARC w Tokai wysyła wiązkę neutrin, które odbierane są przez detektor Super-Kamiokande, oddalony o 295 km. Rozpoczęto go w 2010 r., ale przerwano po trzęsieniu ziemi w 2011 r. (tym samym, które uszkodziło elektrownię atomową w Fukushimie).

Dopiero w 2013 r. zespół ogłosił, że 28 neutrin mionowych wysłanych z Tokai zostało odebranych w Kamiokande, ale po drodze zamieniły się elektronowe. Było to kolejne potwierdzenie oscylacji neutrin, czyli tego, że cząstki te mogą się zmieniać w locie same z siebie (za odkrycie oscylacji neutrin przyznano ubiegłoroczną nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki). W odkryciu brali też udział Polacy z Narodowego Centrum Badań Jądrowych.

Fizycy przeprowadzili później taki sam eksperyment z antyneutrinami mionowymi, żeby sprawdzić, czy zachowują się tak samo. Jeśli prawa fizyki są symetryczne, antycząstki powinny zachowywać się tak samo, jak odpowiadające im cząstki (to nieco bardziej skomplikowane, bo ściślej biorąc, antycząstki powinny zachowywać się tak samo jak odbicie zwykłych cząstek w lustrze).

Na poniedziałkowej konferencji w Londynie Hirohisa Tanaka z Uniwersytetu w Toronto ogłosił pierwsze sensacyjne wyniki tego eksperymentu. Okazuje się, że antyneutrina zachowują się inaczej niż neutrina! Do tej pory zaobserwowano 32 neutrina mionowe zamieniające się w elektronowe - i tylko cztery przemiany jednego rodzaju antyneutrina w drugi (mionowego w antyelektronowe).

To oznacza, że fizycy zaobserwowali różnicę między zachowaniem materii a antymaterii. Liczby cząstek i ich przemian są niewielkie, ale na tyle znaczące, że szansa na zaobserwowanie takiej anomalii, gdyby symetria między materią i antymaterią jednak istniała, wynosi tylko 5 proc. To znaczy, że na 95 proc. nie jest to statystyczna fluktuacja. Zwykle fizycy nie ogłaszają odkrycia, zanim pewność jest dużo, dużo wyższa (np. rzędu 99,95 proc.) Ale na tym samym spotkaniu ogłoszono także wyniki podobnego eksperymentu NoVA prowadzonego w Stanach Zjednoczonych, które są z grubsza zgodne z japońskimi.

Dlaczego w ogóle istnieje materia?

To bardzo ważne odkrycie, które może pomóc odpowiedzieć na ważkie filozoficzne pytanie: dlaczego istnieje raczej coś niż nic?

Trapi ono nie tylko filozofów, ale też fizyków. W Wielkim Wybuchu powinna powstać dokładnie taka sama ilość materii jak antymaterii. A to oznacza, że wszystko powinno było zniknąć - anihilować, pozostawiając tylko promieniowanie.

Ale przecież istnieją galaktyki, gwiazdy, planety, i istniejemy my, a wszystko to składa się z materii. Najwyraźniej w Wielkim Wybuchu powstała nadwyżka materii nad antymaterią i nie doszło do ich całkowitej anihilacji. To dość dziwne, prawa fizyki są bowiem bardzo symetryczne. Jeśli zamienimy wszystkie cząstki na antycząstki i dokonamy lustrzanego odbicia wszystkich procesów, to Wszechświat powinien wyglądać tak samo jak przedtem. Nic się nie powinno zmienić.

Pierwsze oznaki tego, że w świecie cząstek jednak nie ma takiej symetrii (tzw. symetrii CP), pojawiły się w 1957 r., kiedy fizycy zauważyli, że oddziaływanie słabe łamie idealną symetrię praw fizyki. W 1964 r. potwierdzono eksperymentalnie, że niektóre cząstki (kaony) rozpadają się inaczej niż ich antycząstki, za co James Cronin i Val Fitach otrzymali w 1980 r. nagrodę Nobla.

Po latach teoretycznych wyliczeń okazało się, że to złamanie symetrii jest jednak za słabe, aby wyjaśnić całą nadwyżkę materii nad antymaterią - może odpowiadać tylko za niewielką jej część. Fizycy poszukiwali więc innych naruszeń symetrii. Wyniki japońskiego eksperymentu T2K mogą oznaczać, że znaleziono brakujący element układanki.

Odpowiedź na odwieczne pytanie prawdopodobnie brzmi: istniejemy, bo oddziaływanie słabe łamie symetrię CP. Choć można podejrzewać, że ta odpowiedź zapewne nie zadowoli filozofów.
[link widoczny dla zalogowanych]

W sieci, niektórzy cieszą się już i rzucają tradycyjnymi hasłami, że "Bóg nie jest do niczego potrzebny". Ale my tu na śfini jesteśmy mądrzejsi i wiemy, że Bóg w nauce jest zbędny i do niczego potrzebny nie jest, gdyż ta zajmuje się inną kategorią problemów.
Ale myślę, że gdyby udało sie rozwiązać największe zagadki odnośnie początków wszechświata, zagadki matematyki, logiki to intuicyjnie wiele osób czułoby, że ich wiara jest zagrożona (ciekawe dlaczego ?). Więc moja drugie pytanie jest takie, czy jeślibyśmy odkryli już wszystkie zagadki matematyki, fizyki, kosmologii to fundamenty wiary w Boga stworzyciela "nieba i ziemi" straciłaby podstawy ?

Michał Dyszyński

Myślę, że te rozważania są zrozumiałe dla dość wąskiej grupy fizyków teoretyków. Pozostali dowiadują się, że "coś" tam jest inaczej, niż do tej pory w nauce sądzono i "coś" z tego wynika. Potem większości można wmówić dowolną rzecz jako wniosek.
Choć w istocie odkrycie jest bardzo ciekawe. Ale mało kto wie, dlaczego jest tak ciekawe...

Piotr Rokubungi

@ Błażej:

O.K.

mat

Jan Lewandowski

hushek