¿De dónde viene la materia?

¿De dónde viene toda la materia en el universo?

No soy un astrofísico, pero entiendo un poco sobre la teoría del Big Bang y también que hay muchas cosas que no sabemos o que probablemente nunca sabremos al respecto.

Pero el universo es terriblemente grande y debe tener una gran cantidad de materia en forma de asteroides, estrellas, asteroides y similares. ¿Toda la materia en el universo existió originalmente en el centro del Big Bang o se crea constantemente nueva materia? ¿Si es así, cómo?

Ninguna de las respuestas allí arriba comienza a hacer justicia a esta pregunta, así que echemos un vistazo a nosotros mismos. En primer lugar, hay dos posibles interpretaciones de esta pregunta, y necesito elegir cuál responder. La pregunta es:

1. ¿Por qué el universo está lleno de cosas? Es decir, ¿por qué hay algo con energía en lugar de nada? O…
2. ¿Por qué el universo está lleno de materia ? La energía podría tomar cualquier forma, pero ¿ por qué importa y cómo llegó allí?

Estoy asumiendo el segundo (aunque si alguien quiere preguntar el primero, lo intentaré); ¿Por qué el universo está lleno de materia normal ? Esto no es algo que esperamos, eso sí. Esto es lo que conocemos como materia normal:

Los protones, los neutrones y los electrones forman todos los planetas, estrellas, gases y polvo que conocemos y observamos en el Universo. Pero el problema es que cada vez que vamos a un laboratorio y tratamos de hacer algo de esta materia normal, por cada partícula de materia normal que hacemos, también hacemos una de antimateria . Pero el Universo tal como lo conocemos está compuesto casi exclusivamente de materia, casi sin antimateria. Cada galaxia que vemos es materia, no antimateria. Cada nube de gas y polvo que vemos es materia, no antimateria.

¿Por qué? Si echamos un vistazo al artículo de Problemas no resueltos en física de Wikipedia, este es el segundo de la lista. Pero hay un montón de personas que sí sabemos al respecto, incluso si no conocemos toda la historia.

En primer lugar, y esta es la primera regla de cualquier investigación científica, no es una copia . Eso significa que nunca diríamos simplemente: “Oh, tenía que estar allí desde el comienzo del Big Bang”. No; queremos resolverlo, por lo que queremos comenzar con cantidades iguales de materia y antimateria, y ver si podemos hacer más de un tipo que del otro, naturalmente . Llamamos a este proceso Baryogenesis (otros artículos aquí y aquí).

Entonces, ¿qué necesitamos para que esto suceda? Necesitamos tres cosas, conocidas como las condiciones de Sakharov:

1. Necesita una interacción que viole la conservación del número de Baryon, lo que significa que debe poder hacer más protones que antiprotones o algo similar.
2. Debe violar la simetría de CP, lo que significa (en inglés) que necesita partículas y antipartículas para descomponerse en sus diversos productos a diferentes velocidades.
3. Necesitas estar fuera del equilibrio térmico.

Entonces, ¿cómo podemos hacer eso? Vamos a darte mi ejemplo favorito; supongamos que a una energía suficientemente alta, hay partículas superpesadas llamadas X. La X tiene una carga de +4/3, y también está la anti-X , con carga de -4/3. Cuando el Universo está muy caliente, puede ser estable y se obtienen cantidades iguales de partículas X y anti-X . Ahora, estas partículas X y anti-X no son estables y se descomponen. Tal vez las partículas X se descomponen así:

Y haga un positrón y un quark anti-down (1/3 de un anti-barión). O tal vez se descomponen en dos quarks en su lugar (2/3 de un barión). Pero digamos que las partículas anti-X también se descomponen (porque las descomposiciones ocurren cuando el Universo se enfría y se vuelve inestable, esa es la condición 3): pueden descomponerse en electrones y un quark down (1/3 de un barión), o dos anti- up quarks (2/3 de un anti-barión). Pero, ¿qué pasa si la X se descompone en 49% de positrones y anti-bajadas y en 51% de dos subidas, y la anti-X se descompone en 51% de electrones y bajas y el 49% de dos antibalas? Bueno, eso es lo que puede suceder si viola la simetría CP (esa es la condición dos). Pongamos todo junto y veamos, al final del día, ¿qué te queda? Un montón de partículas y antipartículas que se encontrarán y se aniquilarán (abajo / antidown, arriba / antiup y electrón / positrón), ¡pero entonces te quedará ese 2%! ¿Y de qué está compuesto ese 2%? Electrones, quarks abajo y quarks arriba: ¡justo lo que necesitas para hacer que la materia sea normal ! Y entonces cumple con estas tres condiciones, y así, puede hacer más materia que antimateria, ¡comenzando con cantidades iguales de ambas!

Ahora, no estamos seguros de que así sea como sucede, ni tampoco estamos seguros de que ninguno de estos métodos relacionados sea así. Pero podemos decir con bastante certeza que el Universo está hecho de materia y no de antimateria, y que hay varias formas físicas de hacer más materia que antimateria en el Universo. No se está creando ahora , ni es justo suponer que se creó en el Big Bang , pero parece que podemos hacerlo poco después del Big Bang, y casi todo de una vez. Y esa pequeña pequeña asimetría, la pequeña cantidad extra de materia que se creó en lugar de la antimateria, compensa y da lugar a todo (excepto el Fondo de microondas) que vemos hoy. ¡Con buena pinta!

Sabemos cómo convertir la energía en materia produciendo colisiones de partículas de alta energía Producción de múltiples partículas en colisiones de alta energía, pero luego podría plantearse la siguiente pregunta: ¿de dónde proviene la energía? Pero puede ser que la energía total del universo sea nula, por lo que esta pregunta no es relevante. Universo de energía cero – Wikipedia El único problema es lo que ha sucedido con la antimateria si inicialmente hubo un equilibrio entre la materia y la antimateria, pero este es otro problema que aún no se ha resuelto. La física del universo

Al principio, todavía no había ningún asunto. Sin embargo, había mucha energía en forma de luz, que viene en paquetes discretos llamados fotones. Cuando los fotones tienen suficiente energía, pueden descomponerse espontáneamente en una partícula y una antipartícula. (Una antipartícula es exactamente lo contrario de la partícula correspondiente; por ejemplo, un protón tiene carga + e, por lo que un antiprotón tiene carga -e.) Esto se observa fácilmente hoy en día, ya que los rayos gamma tienen suficiente energía para crear pares medibles electrón-antielectrón. (el antielectrón generalmente se llama positrón). Resulta que el fotón es solo una de una clase de partículas, llamadas bosones, que se descomponen de esta manera. Muchos de los bosones alrededor justo después del big bang eran tan enérgicos que podían descomponerse en partículas mucho más masivas como los protones (recuerde, E = mc², por lo que para hacer una partícula con una gran masa m, necesita un bosón con un alto energía E). La masa en el universo vino de tales descomposiciones.

No lo hace. No existe tal cosa. La materia era una explicación sensata de las cosas del pasado, pero ahora deberíamos saberlo mejor. Es lamentable que el pensamiento ortodoxo todavía se refiera a la masa y la materia, por un lado, como si fueran realidades, pero por otro lado proclama lo contrario directo. Sé real, no puedes tenerlo en ambos sentidos. No es de extrañar que no lleguen a ninguna parte al comprender la verdadera realidad elemental.

Lo siguiente que dirán es que creen en la teoría de cuerdas.

De hecho, esta es una pregunta filosófica, y no física (porque la física solo describe el desarrollo de la materia, no el “origen” de la materia).

La pregunta tiene una respuesta diferente según la visión del mundo subyacente o la suposición filosófica que uno hace sobre el mundo.

Para un materialista, la materia es primaria a la existencia, y por lo tanto, la materia es el origen del mundo. La materia no puede tener un origen o creación fuera de sí misma, porque ya se supone que la materia es el ingrediente principal del universo. Una forma secundaria de existencia, que depende de la materia, es la mente.

Para un idealista, la mente es primaria a la existencia, por lo tanto, la materia tendría que originarse en una mente. En el sentido subjetivo, esa sería su mente personal (solipsismo). En el sentido objetivo, esa sería una mente objetiva (como en el teísmo / deísmo el papel de la deidad).