სარკული მატერია

 ავსტრალიელი მეცნიერების რ. ფუტისა და ს. მიტრას მიერ წარმოდგენილი თეორიის მიხედვით, სარკული მატერია, ”სარკული ნაწილაკებისაგან” შემდგარი ნივთიერების ფორმაა.

 მეცნიერებმა ჯერ კიდევ XX საუკუნის 50-იან წლებში აღმოაჩინეს, რომ ნეიტრონის დაშლისას ელექტრონი და მხოლოდ მარცხენა ბრუნვის მქონე ნეიტრინო წარმოიქმნებოდა, თან, ”ნორმალური” მარჯვენა ბრუნვის მქონე ნეიტრინოების აღმოჩენა ვერ მოხერხდა(ატომი).

 ასევე აღმოჩნდა, რომ ნაწილაკებისთვის ჩვეული ურთიერთქმედება(ყველა ქმედებას მოსდევს იგივე ძალის უკუქმდება) ნანოდონეზე არ დაიმზირებოდა.

 ამ ფენომენის ასახსნელად, ჩვენთვის ”სარკული”, ე.წ. ”სარკული მატერიის”, ”მარჯვნივ მბრუნავი” ნაწილაკების არსებობის ჰიპოთეზა იქნა წამოყენებული. ჰიპოთეზის მიხედვით, ყველა ცნობილ ძირითად ნაწილაკს(ელექტრონი, პროტონი, ფოტონი), განსხვავბეული, სარკული პარტნიორი ჰყავს.

 სარკული მატერიის თეორიისადმი დიდი ინტერესი ასევე იმით არის გამოწვეული, რომ ის ”სიმეტრიის პრინციპშიც” კარგად ეწერება, რომელიც ერთ-ერთი ზოგადი მეთოდოლოგიური პრინციპია მეცნიერებაში.

 ველის კვანტურ თეორიაში(მოკლედ კვანტური მექანიკის შესახებ) ცნობილია CPT-სიმეტრიის თეორემა, რომლის მიხედვითაც, ჩვენი სამყაროს სარკული გამოსახულება – ყველა ობიექტის იმპულსები და მდებარეობა წარმოსახვით სიბრტყეშია არეკლილი(რაც სისწორის ინვერსიას შეესაბამება), მატერია, ანტიმატერიით არის შეცვლილი(რაც მუხტის ინვერსიას შეესაბამება) და შებრუნებულია დროში. ყველაფერი ისვე ხდება, როგორც ჩვენს სამყაროში. არსებული დროების ნებისმიერ მომენტში ორი სამყარო იდენტური იქნება, CPT-გარდაქმა ერთს, მეორედ გადააქცევს. CPT-სიმეტრია ფიზიკური კანონების ფუნდამენტურ თვისებად ითვლება.

 1957 წელს კომბინირებული (CP) სისწორის ჰიპოთეზა იქნა ფორმულირებული, რომლის მიხედვით, სისტემის სარკული ანარეკლი, ნაწილაკების ერთდროული შეცვლით ანტილაწილაკებით, სისტემის ქცევას არ ცვლის(ანუ, სარკული მატერია ანტიმატერიაა). ხშირ შემთხვევაში კომბინირებული სისწორე ნარჩუნდება, თუმცა ცალკეულ შემთხვევებში უმნიშვნელოდ, მაგრამ მაინც ირღვევა. ამიტომ ზემოთ ხსენებული მეცნიერები თვლიან, რომ ანტიმატერია ”სარკული მატერია” არ არის.

 თეორეტიკოსები წინა საუკუნის მეორე ნახევრამდე ვარაუდობდნენ, ხოლო ექსპერიმენტები გარანტიას იძლეოდნენ, რომ ელემენტარული ნაწილეკების ურთიერთგარდაქმნა აბსოლუტურად ყველა შემთხვევში ინვარიანტულია სარკული სიმეტრიის მიმართ. ანუ, ნებისმიერი პროცესი მათი მონაწილეობით არ იცვლება ბრტყელი სარკის ანარეკლში, როგორც არ უნდა მოვათავსოთ ის სივრცეში – რაღაც ამდაგვარი ხდება თუ მარცხენას მარჯვენათი შევცვლით ან პირიქით. ფიზიკოსები ასეთ ინვარიანტულობას სისწორის(parity, ისევ ვერ მოვიძიე შესაბამისი ქართული სიტყვა) შენახვას უწოდებენ. ის აშკარად და ბუნებრივად გვეჩვენება, რადგან მარჯვენასა და მარცხენას შორის განსხვავება სრულიად პირობითია. ოთხი ფუნდამენტური ურთიერთქმედებიდან – გრავიტაციული, ელექტრომაგნიტური, ძლიერი და სუსტი – პირველი სამი ნამდვილად ემორჩილება სისწორის შენახვის კანონს. აი სუსტ ურთიერთქმედებებში(მაგალითად, ბირთვების ბეტა–დაშლა) კი სისწორე არ ნარჩუნდება. შეიძლება ითქვას, რომ ნაწილაკების ურთიერთგარდაქმნები, მართული სუსტი ურთიერთქმედებების მიერ, რეაგირებენ განსხვავებაზე მარჯვენასა და მარცხენას შორის. ეს განსაკუთრებული თვისება თეორიულად 1956 წელს იწინასწარმეტყველეს და მალე ექსპერიმენტითაც დაამტკიცეს.
არსებობს სისწორის კომბინირებული ინვერსია, მუხტის ნიშნის შეცვლა(C, charge), რომელიც ნაწილაკს ანტინაწილაკად გარდაქმნის, სისწორის(P, parity) ინვერსიასთან ერთად, რომელიც სარკულად ”აირეკლავს” ნაწილაკს, ”მარცხენას” შეცვლით ”მარჯვენაზე”(იმპულსის მიმართულება). ძლიერი და ელ.მაგნიტური ურთიერთქმედება CP-ინვერსიის მიმართ სიმეტრიულები არიან(როგორც ფიზიკოსები ამბობენ, ინვარიანტულები არიან), სუსტი კი არა, რაც ზოგიერთი დაშლის დროს დაიმზირება. კერძოდ, ნეიტრალური კაონები(К–მეზონები, რომლებიც s-ანტიკვარკისგან და d ან u-კვარკებისგან შედგებიან) ოსცილირებენ, ანუ ანტინაწილაკებად გარდაიქმნებიან და პირიქით. გარდაქმნათა ალბათობა პირდაპირი და უკუმიმართულებებით არ არიან ერთმანეთის ტოლი, რაც CP-სიმეტრიის დარღვევაზე მიუთითებს.

 იმის გამო, რომ სარკული მატერია შესწავავლილი არ არის, მხოლოდ ჰიპოთეზებზე შეგვიძლია ვილაპრაკოთ. სარკული ნაწილაკები ანტიურთიერთქმედებით მოქმედებენ.

 სარკული მატერიის არსებობის მტკიცებულებად, ასტრონომთა თვალთახედვიდან დაკარგული კომეტები შეიძლება გამოგვადგნენ, რომელთა გაქრობის მიზეზი ახლაც უცნობია.

 მელბურნის უნივერსიტეტის დოქტორის რობერტ ფუტის აზრით, ზოგიერთი ასეთი კომეტა სარკული მატერიისგან შეიძლება შედგებოდეს, უხილავი მატერიის ახალი ტიპისგან, რომელსაც ზოგიერთი ფიზიკოსი ბნელი ნივთიერებების სიაში წერს(ტუნგუსკის მეტეოროიდი; ნაკვალევი ასტეოიდ ეროსის ზედაპირზე) .

 სავარაუდოდ, ჩვეულებრივ ნაწილაკებს სარკულ ნაწილაკებთან პრდაპირი ურთიერთმქედება ან შეერთება არ შეუძლიათ. სარკული სამყარო ჩვენთვის უხილავია, თუმცა მისი დანახვა ენერგიის გამოყოფით უნდა იყოს შესაძლებელი – თუ ჩვეულებრივი მატერიის ნაწილაკები, სარკულისგან შემდგარი სხეულის ტემპერატურას გაზრდიან, ის შეიძლება აფეთქდეს და გამოყოფილი ენერგიის ხარჯზე ჩვენთვის ხილული გახდეს.