Portals of My Mind

החומר המוכר לנו מורכב מחלקיקים תת-אטומיים. כך למשל האיזוטופ הנפוץ של אטום המימן (הפשוט והקל ביותר) במצב היסוד שלו מורכב מפרוטון אחד, הטעון במטען חשמלי חיובי, ומאלקטרון אחד, הטעון במטען חשמלי שלילי הזהה בגודלו למטען הפרוטון. ראוי לציין שעל אף שלפרוטון ולאלקטרון מטענים זהים בגודלם, מסת הפרוטון גדולה כמעט פי 2,000 ממסת האלקטרון.

המטען החשמלי הוא תכונה פיזיקלית של חלקיקים (והחומר, המורכב מהם) האחראית למגוון רחב של תופעות טבע, ולו הבסיסיות ביותר, כגון אור (וכל סוג אחר של קרינה אלקטרומגנטית) וברק מתכתי (הנובע מהמבנה האטומי של המתכות, שבתורו נובע מהכוחות שמפעילים זה על זה החלקיקים התת-אטומיים בעלי המטען החשמלי).

שאלה מעניינת שניתן להעלות על הדעת היא: האם קיים חומר המורכב מחלקיקים תת-אטומיים שמטעניהם הפוכים בדיוק מאלו של החלקיקים התת-אטומיים המרכיבים את החומר המוכר לנו? כלומר - האם למשל אפשרי שקיים אטום מימן המורכב מפרוטון אחד, הטעון במטען חשמלי שלילי, ומאלקטרון אחד, הטעון במטען חשמלי חיובי, כאשר מלבד הבדלים אלו במטענים החשמליים יהיו החלקיקים זהים לחלוטין בתכונותיהם האחרות?

התשובה היא: כן, זה אפשרי; ולא בלבד שזה אפשרי - אף קיימות ראיות מדעיות לקיומו של חומר מסוג זה. חומר זה מכונה אנטי-חומר, שכן הוא מורכב מאנטי-חלקיקים - פרוטון הטעון במטען חשמלי שלילי כשל אלקטרון נקרא אנטיפרוטון, ואילו אלקטרון הטעון במטען חשמלי חיובי כשל פרוטון נקרא פוזיטרון.

איפה הקאץ'? ובכן, עובדה מדעית היא, שבשל תופעה הנקראת אניהילציה - חומר ואנטי-חומר אינם יכולים להתקיים זה לצד זה באופן הדדי. בנוסף לכך, מתצפיות אסטרופיזיקליות ידוע לנו כי כמות האנטי-חומר ביקום זעומה ביותר לעומת כמות החומר ביקום. מהי הסיבה להבדל זה בכמויות? ההשערה הרווחת היא שהאנטי-חומר נוצר במקביל לחומר מיד לאחר המפץ הגדול, אלא שבשלב מסוים (באריוגנזה) התחוללה הפרת סימטריית מטען חשמלי כך שהאיזון בין כמויות החומר והאנטי-חומר השתנה כך שנשאר ביקום הרבה יותר חומר מאשר אנטי-חומר.

הפרת סימטריית מטען חשמלי? מה זה אומר? ההשערה שרווחה עד לא מזמן היא שבהינתן מערכת סגורה ומבודדת המורכבת מאנטי-חומר בלבד ("ענן אנטי-חומר" מבודד) - היא תתנהג בדיוק כמו מערכת סגורה ומבודדת המורכבת מהחומר המוכר לנו בלבד, כלומר האינטראקציות הפיזיקליות הנובעות מכוחות היסוד זהות לחלוטין בחומר ובאנטי-חומר. השערה זו הינה חלק מהשערה רחבה יותר המכונה סימטריית CP, כאשר במהלך 60 השנים האחרונות הצטברו די והותר ראיות מדעיות לכך שסימטריית CP אינה מדויקת ואינה מתקיימת בכל התנאים האפשריים, ועובדה זו יכולה להסביר את השוני בין כמויות החומר והאנטי-חומר ביקום.

ומה הלאה? תיאוריית המפץ הגדול דורשת שכמויות החומר והאנטי-חומר יהיו זהות בשלבים המוקדמים של היווצרות היקום. תיאוריות שונות שהוצעו בהתאם לתגליות החדשות על מנת להסביר את האסימטריה בין כמויות החומר והאנטי-חומר ביקום אינן מצליחות להתיישב עם תצפיות אחרות. תיאוריות חדשות מציעות קיומו של אנטי-יקום המהווה מעין תמונת שיקוף מושלמת והופכית ליקום - תמונה הסימטרית לו במרחב ובמטען החשמלי. פירוש הדבר הוא, שבהינתן קיומו של מימד המקשר בין היקום לאנטי-יקום, אז ביחס למימד זה ולשאר המימדים המוכרים לנו, בנקודה הופכית לחלוטין לזו שבה אני נמצא ביחס ל"נקודת הראשית" (הנקודה ממנה התפשט היקום), יושב לו אנטי-עמוס - אדם הזהה לי לחלוטין בתכונותיו, למעט העובדה שהוא מורכב פיזית מאנטי-חלקיקים, ובהרמוניה מושלמת יחד איתי הוא מקליד זה עתה בדיוק את שורות אלו באנטי-ישרא-בלוג, היושב על שרת אינטרנט שאף הוא מורכב פיזית מאנטי-חלקיקים.

[אילוסטרציה: נאס"א]

יתרה מכך, ייתכן אפילו שבאנטי-יקום ההיפותטי התופעות הפיזיקליות מתרחשות באופן הפוך לחלוטין, כך שהזמן בו "זורם" הפוך, כלומר מן הסוף להתחלה (תופעה היפותטית הקרויה "היפוך חץ הזמן"), אבל בואו נעצור כאן. D:

[אילוסטרציה: American Physical Society]