Równowaga ładunków i antymateria

Pytanie

Pyta Ania

Jeśli istnieją formy antymaterii we wszechświecie, to aby zachowana była równowaga, antycząstek musiałoby być tyle samo ile cząstek. Zatem, czy one się wzajemnie nie przyciągają, czy nie dążą do wyrównania wartości ładunku do zera?

Odpowiedź

Odpowiada Jan Gaj

Problem nierównej ilości materii i antymaterii w przyrodzie nie dotyczy równowagi, ale symetrii. O tym, że te ilości są nierówne, i skąd to wiemy, napisał profesor Marek Demiański w odpowiedzi na pytanie ‚Materia i antymateria’ w dziale ‚Kosmos’.

Równowadze sprzyja równość ładunku dodatniego i ujemnego, którą obserwujemy w przyrodzie z ogromną dokładnością już w obrębie samej materii. Wystarczy sobie uświadomić, że mol (6×1023) elektronów, który znajduje się na przykład w żelaznej kulce o ciężarze nieco ponad 2 g (średnicy ok. 8 mm) ma ładunek równy stałej Faradaya równej 96500 kulombów. W elektrycznie obojętnej kulce ten ładunek jest zrównoważony dodatnim ładunkiem protonów znajdujących się w jądrach żelaza. Gdybyśmy z tych elektronów usunęli jeden na miliard (to tak, jakby jeden Chińczyk opuścił swój kraj), kulka uzyskałaby ładunek około jednej dziesiątej milikulomba, co przy jej niewielkiej pojemności (mniej niż pół pikofarada) nadałoby jej napięcie około dwustu milionów woltów. Takie napięcie jest zupełnie nierealne. Widać więc, że w rzeczywistości ładunki dodatnie i ujemne równoważą się z jeszcze znacznie większą dokładnością, i to bez antymaterii.