ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#38 บทที่ 5 อนุภาคมูลฐานและแรงแห่งธรรมชาติ : สมมาตร CPT

แม้ว่าการสังเกตการสลายตัวของโปรตอนที่เกิดขึ้นเองทำได้ยาก แต่ก็อาจเป็นไปได้ว่าการมีอยู่ของมนุษย์เราเป็นผลมาจากกระบวนการย้อนกลับของการผลิตโปรตอน หรือพูดง่ายๆ ก็คือ ของควาร์ก จักรวาลเริ่มต้นด้วยการมีจำนวนควาร์กและแอนติคาวร์กเท่ากัน สสารบนโลกประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนเป็นส่วนใหญ่ซึ่งประกอบขึ้นจากควาร์ก ไม่มีแอนติโปรตอนหรือแอนตินิวตรอนที่สร้างขึ้นจากแอนติควาร์ก ยกเว้นบางตัวที่นักฟิสิกส์สร้างขึ้นมาในเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ เรามีหลักฐานจากรังสีคอสมิกว่าไม่มีแอนติโปรตอนหรือแอนตินิวตรอนในกาแล็กซี่ของเรา ยกเว้นคู่ของอนุภาค/ปฏิอนุภาคจำนวนเล็กน้อยที่ถูกสร้างขึ้นในการชนกันที่พลังงานสูงในเครื่องเร่งอนุภาค หากจักรวาลของเรามีปฏิสสารจำนวนมาก เราจะพบการแผ่รังสีในปริมาณมากที่มีผลมาจากการชนกันของสสารกับปฏิสสาร ทำลายล้างซึ่งกันและกันและปล่อยพลังงานออกมา   เราไม่มีหลักฐานโดยตรงว่าสสารในกาแล็กซี่อื่นประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนหรือแอนติโปรตอนและแอนตินิวตรอนหรือไม่ แต่จะต้องเป็นอย่างใดอย่างหนึ่งเท่านั้น ไม่สามารถมีองค์ประกอบผสมในกาแล็กซี่เดียวกันได้ การศึกษาทำได้โดยสังเกตการแผ่รังสีจำนวนมากจากการทำลายล้างของสสารกับปฏิสสาร ดังนั้นเราจึงเชื่อว่ากาแล็กซี่ทั้งหมดประกอบด้วยควาร์กมากกว่าแอนติควาร์ก ดูเหมือนไม่น่าเป็นไปได้ที่กาแล็กซี่บางแห่งจะมีทั้งมีสสารและปฏิสสารอยู่ด้วยกัน   ทำไมจึงควรมีควาร์กมากกว่าแอนติควาร์กเป็นจำนวนมาก? ทำไมควาร์กและแอนติควาร์กมีจำนวนไม่เท่ากัน? นับว่าโชคดีสำหรับเราที่ตัวเลขไม่เท่ากัน เพราะหากพวกมันเท่ากัน ควาร์กและแอนติควาร์กเกือบทั้งหมดจะทำลายล้างกันและกันในจักรวาลยุคแรกและปล่อยให้จักรวาลเต็มไปด้วยรังสี แทบจะไม่มีสสารอะไรเลย จากนั้นจะไม่มีกาแล็กซี ดาวฤกษ์ หรือดาวเคราะห์ใดๆ ที่ชีวิตมนุษย์สามารถพัฒนาได้ โชคดีที่ทฤษฎีเอกภาพที่ยิ่งใหญ่ (Grand unified theories; GUTs) อาจให้คำอธิบายว่าเหตุใดจักรวาลจึงควรมีควาร์กมากกว่าแอนติควาร์ก แม้ว่าจักรวาลจะเริ่มด้วยจำนวนที่เท่ากันของควาร์กและแอนติควาร์ก ดังที่เราได้เห็นแล้ว GUTs ยอมให้ควาร์กเปลี่ยนเป็นแอนติอิเล็กตรอน (positron) ที่พลังงานสูง GUTs ยังอนุญาตให้มีกระบวนการย้อนกลับ แอนติควาร์กเปลี่ยนเป็นอิเล็กตรอน และอิเล็กตรอนและแอนติอิเล็กตรอนเปลี่ยนเป็นแอนติควาร์กและควาร์ก มีช่วงเวลาหนึ่งในจักรวาลยุคแรกๆ ที่มันร้อนมากจนมีพลังงานสูงเพียงพอสำหรับการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ แต่ทำไมสิ่งนี้ถึงนำไปสู่ควาร์กมากกว่าแอนติควาร์ก? เหตุผลก็คือกฎของฟิสิกส์ใช้ไม่ได้กับอนุภาคและปฏิอนุภาคในลักษณะเดียวกัน ส่งผลให้เกิดความไม่สมดุลที่เราเห็นในปัจจุบัน ผู้เขียน : […]