Ένα από τα πιο θεμελιώδη και παράξενα μυστήρια του Σύμπαντος είναι η ίδια του η ύπαρξη. Όταν συνέβη η Μεγάλη Έκρηξη θα έπρεπε να έχουν δημιουργηθεί ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης και όταν ύλη και αντιύλη συναντώνται αλληλοεξουδετερώνονται.
Η αντιύλη να είναι το «αντίθετο» της κανονικής ύλης, δηλαδή αποτελείται από αντιπρωτόνια και αντιηλεκτρόνια. Αυτό σημαίνει ότι σε ένα Σύμπαν μοιρασμένο μεταξύ ύλης και αντιύλης μεγάλες δομές όπως γαλαξίες, αστέρες, πλανήτες, δορυφόροι και ακόμη και τα σώματά μας θα δυσκολεύονταν να υπάρξουν. Άρα κάποια πρώιμη ιδιαιτερότητα του Σύμπαντος πρέπει να εξάλειψε την αντιύλη και να επέτρεψε σε ένα Σύμπαν κυριαρχούμενο από την ύλη να αναπτυχθεί. Εδώ και καιρό οι επιστήμονες αναζητούν στοιχεία για το τι θα μπορούσε να προκάλεσε αυτό το φαινόμενο.
Σε αυτό το σημείο εμφανίζεται ο Πολωνός θεωρητικός φυσικός Νίκοντεμ Ποπλάβσκι από το Πανεπιστήμιο του New Haven. Στη μελέτη του ο Ποπβλάσκι υποστηρίζει ότι η ασυμμετρία ύλης–αντιύλης οφείλεται στο ότι μικροσκοπικές πρωταρχικές μαύρες τρύπες που δημιουργήθηκαν κατά τη Μεγάλη Έκρηξη κατάπιαν τεράστιες ποσότητες αντιύλης.
«Οι πρωταρχικές μαύρες τρύπες είναι υποθετικές μαύρες τρύπες που σχηματίστηκαν λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη λόγω ακραίων διακυμάνσεων υψηλής πυκνότητας στο πρώιμο Σύμπαν. Είναι καλοί υποψήφιοι για να αποτελέσουν τους σπόρους των υπερμεγεθών μαύρων τρυπών στα κέντρα μεγάλων γαλαξιών καθώς και των μαύρων τρυπών ενδιάμεσης μάζας στα κέντρα σφαιρωτών σμηνών. Υπάρχουν και άλλα μοντέλα για την εξάλειψη της αντιύλης, αλλά όλα προϋποθέτουν φυσική πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής. Η ασυμμετρία μάζας μεταξύ ύλης και αντιύλης ήταν εντυπωσιακή, αλλά μου υπέδειξε αμέσως ότι θα μπορούσε να αποτελεί μια απλή και φυσική αιτία της παρατηρούμενης ανισορροπίας στο Σύμπαν» λέει ο Ποβλάσκι.
Ήταν η αντιύλη «μειονέκτημα» στο πρώιμο Σύμπαν;
Ο Ποπβλάσκι υποστηρίζει ότι υπάρχουν και άγνωστες διαδικασίες που παραβιάζουν την ισορροπία μεταξύ των βαρυονίων (μια οικογένεια σωματιδίων) και των αντίστοιχων αντισωματιδίων τους. «Η ασυμμετρία μάζας και η συνακόλουθη ασυμμετρία στη σύλληψη από μαύρες τρύπες παρήγαγαν την ανισορροπία ύλης–αντιύλης στο παρατηρήσιμο Σύμπαν χωρίς να παραβιάζεται η διατήρηση του αριθμού βαρυονίων και χωρίς να απαιτείται νέα φυσική πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο» εξήγησε.
Σύμφωνα με τον Ποπβλάσκι επειδή τα σωματίδια αντιύλης είναι πιο βαριά από τα αντίστοιχα της ύλης, κατά τη δημιουργία ζευγών στο πρώιμο Σύμπαν κινούνταν πιο αργά. «Η πιθανότητα βαρυτικής σύλληψης ενός σωματιδίου από μια μαύρη τρύπα αυξάνεται όσο μειώνεται η ταχύτητά του, επομένως τα σωματίδια αντιύλης παγιδεύονταν πιο εύκολα από τις μαύρες τρύπες», είπε. «Η “χαμένη” αντιύλη έπεσε σε πρωταρχικές μαύρες τρύπες και ό,τι απέμεινε εξουδετερώθηκε από την ύλη»
Αυτή η ιδέα θα μπορούσε να εξηγήσει και ένα άλλο πρόβλημα στην κοσμολογία που έγινε πιο έντονο μετά τις παρατηρήσεις του διαστημικού τηλεσκοπίου. Το τηλεσκόπιο έχει εντοπίσει υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μόλις 500 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη (το μυστηριώδες φαινόμενο από το οποίο προέκυψε το Σύμπαν) κάτι που είναι δύσκολο να εξηγηθεί αφού θεωρείται ότι χρειάζονται τουλάχιστον 1 δισεκατομμύριο χρόνια για να φτάσουν σε τέτοια μάζα.
Ο Ποπβλάσκι προτείνει ότι καταναλώνοντας αντιύλη οι πρωταρχικές μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να ξεκινήσουν νωρίτερα την ανάπτυξή τους. «Κατανάλωσαν περισσότερη αντιύλη από ύλη και επειδή η αντιύλη ήταν πιο βαριά αύξησαν σημαντικά τη μάζα τους. Αυτό ίσως εξηγεί πώς οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στο πρώιμο Σύμπαν μεγάλωσαν τόσο γρήγορα».
Φυσικά υπάρχει ακόμη πολύς δρόμος μέχρι αυτή η θεωρία να γίνει ευρέως αποδεκτή. Ένα βασικό στοιχείο θα ήταν η παρατήρηση των πρωταρχικών μαύρων τρυπών οι οποίες αν και προτάθηκαν από τον Στίβεν Χόκινγκ τη δεκαετία του 1970 παραμένουν υποθετικές.
«Υπήρχαν στο πολύ πρώιμο Σύμπαν το οποίο είναι δύσκολο να μελετηθεί. Ελπίζω ότι στο μέλλον τα βαρυτικά κύματα και τα νετρίνα θα μπορέσουν να δοκιμάσουν αυτή την υπόθεση. Επίσης, μελλοντικά πειράματα ίσως δείξουν αν ύλη και αντιύλη έχουν ελαφρώς διαφορετικές μάζες σε υψηλές πυκνότητες ή μικρές αποστάσεις. Μάλιστα, κάποια πρόσφατα πειράματα δείχνουν ότι μεσόνια και αντι-μεσόνια διασπώνται διαφορετικά κάτι που ίσως σχετίζεται με αυτή την ασυμμετρία» λέει ο Ποπβλάσκι.
