Jednou z nejhlubších záhad kosmologie je otázka, proč vůbec existujeme. Podle standardního modelu fyziky by Velký třesk vyprodukoval stejné množství hmoty a antihmoty. Vzhledem k tomu, že tyto dvě látky při vzájemném kontaktu anihilují, dokonale vyvážený vesmír by se proměnil v čistou energii a zanechal by za sebou pouze prázdnotu bez hvězd, planet a života.
Náš vesmír se však skládá především z hmoty. Nový výzkum naznačuje, že „chybějící“ antihmota mohla být spotřebována sérií silných explozí z malých starověkých černých děr.
Záhada kosmické asymetrie
Abychom pochopili význam této teorie, je nutné porozumět „problému anihilace“. V symetrickém vesmíru musí mít každá částice hmoty odpovídající antičástici. Když se setkají, zmizí a změní se v energii. Aby hmota dominovala, musel existovat nějaký mechanismus – jakýsi „hrot“ na váze – který by hmotě umožnil přežít ve větším množství než antihmota.
Fyzik Alexandra Klipfel nedávno představil přesvědčivou hypotézu na Global Physics Summit Americké fyzikální společnosti: Tuto nerovnováhu mohly způsobit prapůvodní černé díry.
Jak malé černé díry mohou „vychovat rovnováhu“
Na rozdíl od supermasivních černých děr nalezených v centrech galaxií by se tyto hypotetické primordiální černé díry vytvořily z fluktuací hustoty bezprostředně po velkém třesku.
Navržený mechanismus funguje následovně:
- Vznik: Tyto malé černé díry, každá o hmotnosti malého auta (asi 1000 kg), vznikly uvnitř kvark-gluonového plazmatu – super horké a husté „polévky“, která existovala před příchodem protonů a neutronů.
- Vypařování: Procesem známým jako Hawkingovo záření tyto černé díry postupně ztrácely hmotu a vyzařovaly energii do svého okolí.
- Výbuch: Jen jednu desetinu miliardtiny sekundy po Velkém třesku by se tyto černé díry úplně vypařily v silných explozích a vyslaly by masivní rázové vlny skrz kvark-gluonové plazma.
Role rázových vln a Higgsova mechanismu
Klíč k této teorii spočívá v „drsnosti“ rázových vln vytvořených těmito explozemi. V hladkém, homogenním Vesmíru by procesy hmoty a antihmoty zůstaly v rovnováze a vzájemně by se rušily. Rázová vlna však vytváří náhlou ostrou hranici mezi dvěma různými prostředími.
- Uvnitř rázové vlny: Teplota by byla tak extrémní, že by částice neměly žádnou hmotnost, protože Higgsův mechanismus (proces, který dává částicím hmotu přes Higgsův boson) nemůže fungovat při tak ultra vysokých teplotách.
- Mimo rázovou vlnu: Teplota by byla nižší, což by umožnilo částicím nabrat hmotu.
Když částice překročí tuto hranici, náhlá změna jejich fyzikálních vlastností – zejména hmoty – by mohla spustit proces, který upřednostnil produkci nebo přežití hmoty před antihmotou. Jak se rázová vlna rozšiřovala, tato přebytečná hmota byla „opravena“ a nakonec se stala stavebními kameny vesmíru.
Skrytá historie
Tato teorie nabízí potenciální způsob, jak studovat jev, který by jinak zůstal neviditelný. Jak poznamenává teoretický fyzik Lucien Hertier, primordiální černé díry je neuvěřitelně obtížné odhalit, protože zmizely již dávno; žili a umírali hned v prvních okamžicích existence času.
Pokud je tato hypotéza správná, pak existence našeho hmotného světa není kosmickou nehodou, ale výsledkem rozsáhlé koordinované série „ohňostrojů“, ke kterým došlo na samém úsvitu času.
Jestliže prvotní černé díry byly zodpovědné za nerovnováhu hmoty a antihmoty, pak násilná smrt těchto drobných objektů nebyla jen koncem, ale nezbytným začátkem uspořádaného Vesmíru, ve kterém dnes žijeme.
