Fizicienii tocmai au confirmat nucleul în formă de pară, ce ar putea ruina călătoria în timp pentru totdeauna

Sa sfârşit oare cu visul nostru de a călători în timp?

Oamenii de ştiinţă cu sediul în Scoţia au descoperit că nucleele unor atomi nu sunt simetrici, punând astfel la îndoială unele concepte fundamentale ale fizicii care explică Universul.

Dar, acesta nu este aşa de rău cum pare, deoarece descoperirea ar putea ajuta oamenii de ştiinţă să rezolve unele din cele mai mari mistere din fizica teoretică; unde este toată materia întunecată?

Vedeţi şi: 10 curiozitaţi din fizică şi lucruri ciudate

Şi ar putea, de asemenea, să explice de ce călătoriile înapoi în timp ar putea fi de fapt imposibile.

„Noi am descoperit că aceste nuclee literalmente punctează spre o direcţie în spaţiu.

Acest lucru se referă la direcţia în timp, dovedind că este o direcţie bine definită în timp şi noi vom călători întotdeauna din trecut în prezent”, a declarat Marcus Scheck (en), de la Universitatea Scoţiei de Vest, pentru BBC News.

Deci, să ne întoarcem aici un pic înapoi, pentru a înţelege această formă nouă de nuclee atomice trebuie să le cunoaşteţi mai întâi pe cele vechi.

Până nu demult, sa stabilit că nucleul atomilor ar putea avea una din trei forme, sferică, disc sau cea a mingii de rugby.

Aceste forme sunt create prin distribuţia sarcinii electrice într-un nucleu şi este dictată de o combinaţie specifică a protonilor şi neutronilor într-un anumit tip de atom, fie că este un atom de hidrogen, fie un atom de zinc sau un izotop complex, creat în laborator.

Factorul comun la toate aceste trei forme este simetria lor şi acest lucru se combină perfect cu teoria fizică a particulelor cunoscută sub numele CP-simetrie (en).

CP-simetria este combinaţia dintre cele două simetrii care se cred că există în Univers: C-simetria şi P-simetria.

C-simetria, de asemenea, cunoscută sub numele de simetria sarcinii (charge), afirmă că, dacă comutaţi sarcina atomului cu cea opusă, fizica atomului trebuie să rămână în continuare aceiaşi.

Aşa că, dacă luăm un atom de hidrogen şi un atom de antihidrogen şi îi înlocuim, ambii trebuie să răspundă într-un mod identic, chiar dacă acestea au sarcini opuse.

P-simetria, cunoscută sub numele de Paritate (Parity), afirmă că coordonatele spaţiale care descriu un sistem pot fi inversate prin punctul de origine, astfel încât x, y şi z sunt înlocuite cu -x, -y, -z.

„Mâna voastră stângă şi dreaptă prezintă P-simetria uneia faţă de alta: dacă îndreptaţi degetul mare în sus şi strângeţi degetele în pumn, mâna voastră stângă şi dreaptă o oglindesc una pe alta”, explică Ethan Siegel în blogul său Starts With a Bang (en).

CP-simetria este o combinaţie a acestor două ipoteze. „În fizica particulelor, dacă aveţi o particulă ce se roteşte în sensul acelor de ceasornic şi se descompune în sus, antiparticula sa ar trebui să se rotească în sens opus acelor de ceasornic şi să se dezintegreze, la fel în sus, 100 de procente din timp, în cazul în care CP este conservată” spune Siegel(en), „în caz contrar, CP-simetria este încălcată”.

Posibilitatea că Universul poate, de fapt, încălca ambele simetrii, C-simetria şi CP-simetria, este una dintre condiţiiile propuse pentru a explica misterul antimateriei în Univers.

Dar, dovedind aceasta, ar însemna că Modelul Standard al Fizicii are nevoie de o regândire serioasă.

În conformitate cu legile fizicii, la momentul Big Bang-ului,ar fi trebuit să se creeze cantităţi egale de materie şi antimaterie, dar acum miliarde de ani mai târziu, suntem înconjuraţi de grămezi de materie (solidă, lichidă, gaze şi plasmă), dar, se pare că, aproape nu există nici o evidenţă naturală a antimateriei.

„Aceasta este o caracteristică încurcată, deoarece, aşa cum sugerează teoria mecanicii cuantice relativiste ar trebui să avem o cantitate egală a ambelor”, scrie pentru The Conversation matematicianul Gianluca Sarri, de la Universitatea Queens din Belfast, Marea Britanie.

„De fapt, nici un model actual al fizicii nu poate explica diferenţa”.

Ok, deci înapoi la formele noastre a nucleelor atomici.

Cele mai multe din teoriile noastre fundamentale ale fizicii sunt bazate pe simetrie, deci, atunci când fizicienii de la CERN au descoperit un nucleu asimetric în formă de pară în izotopul Radiu-244 în 2013 (en), aceasta a fost un mic şoc, deoarece, el a arătat că nucleele ar putea avea mai multă masă la un capăt decât la celălalt.

Acum, trei ani mai târziu, descoperirea a fost confirmată printr-un al doilea studiu, care a demonstrat că nucleul izotopului Bariu-144 este, de asemenea, asimetric cu o formă de pară.

„Protonii suplimentează partea bombată a perei şi creează o distribuţie specifică a sarcinii în nucleu”, a declarat Scheck pentru BBC (en).

„Acest lucru încalcă teoria oglindită a simetriei şi se referă la încălcarea simetriei distribuţiei materiei şi antimateriei din Universul nostru”.

În timp ce fizicienii au suspectat de ceva timp că Bariu-144 are un nucleu în formă de pară, Scheck şi echipa sa, în cele din urmă şi-au dat seama cum să observe în mod direct aceasta, şi se pare că denaturarea formei lui este mai pronunţată decât s-a prezis.

Deci, ce are tot asta cu călătoria în timp?

Este o ipoteză destul de excentrică, dar Scheck spune că această distribuţie inegală a masei şi a sarcinii face ca nucleul Bariului-144 să „indice” într-o anumită direcţie în spaţiu-timp, şi această tendinţă ar putea explica de ce timpul pare să vrea doar să meargă din trecut în prezent, şi nu invers, chiar dacă legilor fizicii nu le pasă în ce direcţie merge.

Desigur, nu există nici o modalitate de a demonstra aceasta fără dovezi suplimentare,  dar descoperirea ne oferă o indicaţie a faptului că Universul s-ar putea să nu fie la fel de simetric după cum necesită Modelul Standard  al Fizicii şi dovedeşte faptul că ne poate îndrepta într-o nouă eră a fizicii teoretice.

Studiul a fost publicat în Phyiscal Review Letters, şi poate fi accesat gratuit pe arXiv.org.