Iki šiol manyta, kad atomų branduoliai gali būti vienos iš trijų formų – sferiški, disko, regbio kamuolio formos. Jų formą lemia elektros krūvio pasiskirstymas branduolyje, specifinės protonų ir neutronų kombinacijos konkrečiuose vandenilio, cinko atomuose ar sudėtingame laboratorijoje sukurtame izotope.
Bendra visų trijų formų ypatybė yra jų simetriškumas. Tai gerai dera su dalelių fizikos CP-Simetrijos teorija. CP-simetrija yra dviejų simetrijų kombinacija. Jos, manoma, egzistuoja Visatoje: C-Simetrija ir P-Simetrija. C-simetrija, dar žinoma kaip krūvio simetrija, teigia, kad pakeitus atomo krūvį į priešingą, to atomo fizikinės savybės išlieka tos pačios. Taigi jei paimtume vandenilio atomą ir antivandenilio atomą ir jais manipuliuotume, abu turėtų reaguoti identiškai, nors jų krūvis priešingas. P-simetrija, dar vadinama paritetu, teigia, kad sistemą apibūdinančios erdvinės koordinatės gali būti apverstos per jų pradinį tašką taip, kad x, y ir z pasikeistų į -x, -y ir -z.
„Jūsų kairiajai ir dešiniajai rankai būdinga P-simetrija viena kitos atžvilgiu: jei pakelsite nykštį į viršų sugniaušite pirštus, kairioji ir dešinioji ranka viena bus viena kitos veidrodinis atspindys,“ – paaiškina Ethanas Siegelis iš It Starts With a Bang.
CP-simetrija yra šių dviejų prielaidų kombinacija. „Pagal CP simetrijos teoriją, jei dalelė sukasi pagal laikrodžio rodyklę ir skyla viršun, jos antidalelė turėtų suktis prieš laikrodžio rodyklę ir skilti viršun 100 proc. atvejų,“ – sako E. Siegelis ir priduria: „Jei ne, CP pažeidžiamas.“
Galimybė, kad Visata iš tiesų gali pažeisti ir C-simetriją, ir CP-simetriją, yra viena iš prielaidų, pasiūlytų stengiantis paaiškinti Visatos antimaterijos paslaptį. Bet jei tai būtų įrodyta, Standartinį fizikos modelį tektų rimtai permąstyti.
Pagal fizikos dėsnius, Didžiojo Sprogimo metu susidarė vienodas kiekis materijos ir antimaterijos, bet dabar, po milijardų metų, mus supa krūvos materijos (kietos, skystos, dujinės ir plazmos), bet antimaterijos gamtoje beveik niekur neregime.
„Tai glumina, nes reliatyvistinė kvantų mechanika rodo, jog šių dviejų substancijų turėtų būti po lygiai,“ – rašo matematikas Gianluca Sarri iš Belfasto universiteto Didžiojoje Britanijoje. „Tiesą sakant, joks dabartinis modelis tokio neatitikimo negali paaiškinti.“
Dauguma fundamentalių fizikos teorijų remiasi simetrija. Kai CERN fizikai dar 2013 m. atrado asimetrišką kriaušės formos radžio-224 izotopo branduolį, kilo skandalas: buvo parodyta, kad branduolys viename gale gali turėti daugiau masės nei kitame.
Dabar praėjus trims metams antrasis tyrimas atradimą patvirtino, parodęs, kad bario-144 izotopo branduolys taip pat asimetriškas, turi kriaušės formą.
„Protonų daugiau „kriaušės“ sustorėjime ir jie sukuria branduolyje specifinį krūvio pasiskirstymą,“ – BBC sakė M. Scheckas. „Tai pažeidžia veidrodinę simetriją ir susiję su Visatoje regimu materijos ir antimaterijos pasiskirstymo netolygumu.“
Nors fizikai jau senokai įtarė, kad 144Ba turi kriaušės formos branduolį, M. Scheckas su komanda galiausiai išsiaiškino, kaip tai galima stebėti tiesiogiai, ir paaiškėjo, kad netolygumas dar didesnis, nei įtarta.
O ką bendro tai turi su kelionėmis laiku? M. Scheckas sako, jog netolygus masės ir krūvio pasiskirstymas verčia 144Ba branduolį „rodyti“ tam tikra erdvėlaikio kryptimi, ir šis polinkis galėtų paaiškinti, kodėl laikas nori bėgti iš praeities į dabartį ir ne kitaip, net jei fizikos dėsniams nerūpi, kuria kryptimi jis teka.
To įrodyti neįmanoma be naujų duomenų, bet šis atradimas – dar vienas ženklas, kad Visata nėra tokia jau simetriška, kaip turėtų būti pagal Standartinį fizikos modelį. Tokios žinios gali nuvesti į naują teorinės fizikos erą.
