הפיזיקה של האנטי-חומר מרתקת, לא לגמרי מובנת, דוחפת את האינטואיציה הפיזיקלית ואת הדימיון שלנו אל מעבר לקצה, עמוק לתוך התוהו-ובוהו הקוונטי ולשאלה האם הייתה בריאה או לא.

תופעות ומושגים לא מוחשיים וגם לא לגמרי סבירים כמו ים האלקטרונים הבלתי נראים בעלי האנרגיות השליליות עד אין סוף שהציע פול דירק, והתנועה ההפוכה לכיוון הזמן של האנטי-חלקיקים שהציע ריצ'רד פיינמן, הן שתי דוגמאות בולטות לאי המובנות של הפיזיקה של האנטי-חומר.

בתמונה הראשית של פוסט זה נראה צילום של מסלולי חלקיקים בשדה מגנטי בתא אדים שבעזרתו הוכיח קרל אנדרסון את קיומו של האנטי-אלקטרון בעל המטען החיובי, חלקיק האנטי-חומר הראשון שהתגלה, הפוזיטרון, ב-2 באוגוסט 1932 שאת קיומו חזה פול דירק ב-1928.

בתמונה הראשית נראה צילום של מסלולי חלקיקים בשדה מגנטי בתא אדים שבעזרתו הוכיח קרל אנדרסון את קיומו של האנטי-אלקטרון בעל המטען החיובי, חלקיק האנטי-חומר הראשון שהתגלה, הפוזיטרון

הרקע והמוטיבציה למחקר של הפיזיקה של האנטי-חומר מתוארים בתשעה פוסטים קודמים:

1. על התפקיד המרכזי של היש האחר והאין בטבע
2. היה או לא היה מפץ גדול
3. יש חדש על משטחי האופק
4. הרשת הקוסמית
5. מדיום האתר על פי תורת היחסות ומצב היסוד של הואקום הקוונטי
6. גלקסיות מסתובבות – חוק מילגרום
7. אנדריאה גז, סגיטריוס A, זיווג משונה וזיווג שבועות
8. תעלומת המרחב-זמן והמכניקה הקוונטית הלא דטרמיניסטית
9. המהפכה הקוונטית ועקרון הריקות

מודל המפץ הגדול אינו שלם מבחינה זו שאינו מסביר איך נוצרו תנאי ההתחלה שהובילו למפץ שנראה לכן קצת מיסטי ולא כל כך פיזיקלי.

האם באמת הזמן עצר מלכת? ומה גרם להתחממות האדירה לטריליוני מעלות שקדמה למפץ? החום לא עלה סתם. צריך אולי לחשוב על מודל פיזיקלי אחר, סביר יותר, מודל שייתן מקום מרכזי יותר לפיזיקה של האנטי-חומר.

האם באמת הזמן עצר מלכת? ומה גרם להתחממות האדירה לטריליוני מעלות שקדמה למפץ? צריך אולי לחשוב על מודל פיזיקלי אחר, סביר יותר, מודל שייתן מקום מרכזי יותר לפיזיקה של האנטי-חומר

ארבע תחזיות חדשות שנובעות מהפיזיקה של האנטי-חומר הן:

1. המרחב מורכב מגז כרומודינמי בעל מסה הניתנת למדידה

המרחב הריק, שעל פי תורת השדות הקוונטית וגם תורת היחסות הכללית לא באמת ריק, מורכב מגז כרומודינמי של מזונים אקזוטיים המורכבים משני קווארקים (u ו-d) ובני זוגם האנטי-קווארקים.

ניתן לחשב את המסה של הגז הכרומודינמי ואת קבוע משוואת המצב הקוסמולוגית, w, כתלות בהשתנות המחזורית של זמן מחצית החיים של פירוק β פסיאודו-ראשוני של גרעינים רדיואקטיביים.

מאמר על הגז הכרומודינמי והאתר הגרביטציוני מתאר את פירוק β כמנגנון פסיאודו-ראשוני של גרעינים רדיואקטיביים כתוצאה מריאקצית שיחלוף עם הגז הכרומודינמי המורכב ממספר שווה של קווארקים ואנטי-קווארקים תוך ניצול המסלול האליפטי של כדור הארץ סביב השמש.

הפרש המרחקים של כדור הארץ מהשמש בנקודות הקיצון של המסלול האליפטי בין ינואר ליולי הוא כ-5 מיליון קילומטר, והבדל זה הוא שגורם לשינוי במדידות זמני מחצית החיים כתוצאה מהשינוי של שדה הגרביטציה ועקב כך צפיפות הגז הכרומודינמי התלוי במרחק של כדור הארץ מהשמש.

2. יצירה והפרדה של חומר מאנטי-חומר על משטחי האופק של חורים שחורים

החורים השחורים המאסיביים של מרכזי הגלקסיה מהווים כורים ליצירה והפרדה של חומר מאנטי-חומר, כאשר האנטי-חומר נלכד מתחת למשטחי האופק של החורים השחורים.

אם הצפיפות של הגז הכרומודינמי על משטח האופק של החור השחור במרכזי הגלקסיות גדל עם הזמן, ניתן יהיה לבדוק את הסטייה מקו ישר של זמני מחצית החיים של קרינת β פסיאודו-ראשונית של גרעינים רדיואקטיביים והמרחקים מהחור השחור במרכז גלקסיית שביל החלב לאורך המסלול האליפטי של השמש ביחס למרכז הגלקסיה ולהוכיח שמרכז הגלקסיה הוא אכן כור יצירה של גז כרומודינמי.

המאמר על כורים של חומר מתאר את החורים השחורים המאסיביים במרכזי הגלקסיות ככורים היוצרים את הגז הכרומודינמי ומפרידים בין חלקיקי חומר ואנטי-חומר הנלכד מתחת למשטח האופק של החור השחור.

המאמר מתאר את החורים השחורים המאסיביים במרכזי הגלקסיות ככורים היוצרים את הגז הכרומודינמי ומפרידים בין חלקיקי חומר ואנטי-חומר הנלכד מתחת למשטח האופק של החור השחור

את שתי התחזיות החדשות שנובעות מהפיזיקה של האנטי-חומר ניתן יהיה לאשר או להפריך במדידות של ההשתנות המחזורית של זמני מחצית החיים של קרינת β של גרעינים רדיואקטיביים תוך ניצול האליפטיות של מסלול כדור הארץ סביב השמש ושל השמש סביב מרכז הגלקסיה.

3. החלקיקים היסודיים והיציבים של הטבע, קווארקים ואנטי-קווארקים 

ארבעת החלקיקים היסודיים והיציבים של הטבע הם הקווארקים u ו-d ובני זוגם – האנטי-u והאנטי-d. ארבעת החלקיקים יוצרים בהרכבים שונים את את שלל החלקיקים המורכבים היציבים והלא יציבים בטבע.

קווארקים של חלקיקי החומר משתחלפים עם הגז הכרומודינמי בריאקציות שיחלוף המשמרות את מספר הקווארקים והאנטי קווארקים היסודיים ומעבירים תנע וכוחות.

האנטי-חומר אינו ניתן להפרדה מהחומר, כפי שמלמדת משוואת דירק וגם מהמרחב בשל ריאקציות השיחלוף עם הגז הכרומודינמי. המקומות היחידים שבהם נוצר הגז הכרומודינמי ומופרד חומר מאנטי-חומר הם משטחי האופק של החורים השחורים במרכזי הגלקסיות.

מאמר על התפקיד המרכזי של האנטי-חומר מתאר את ריאקציות השיחלוף של זוגות של קווארקים ואנטי-קווארקים של הגז הכרמודינמי עם חלקיקי החומר שמאפשר העברת תנע וכוחות.

4. מפצים גדולים ותרסיס של חורים שחורים

האנטי-חומר הכלוא מתחת למשטח האופק של חורים שחורים מאסיביים במרכזי הגלקסיות פועל כנפץ שיוצר פיצוצים אדירים של חורים שחורים מאסיביים של מרכזי גלקסיות בסדר גודל אנרגטי של המפץ הגדול ומפזר אותם במרחב כתרסיס של חורים שחורים קטנים המהווים זרעי הנבטה של גלקסיות חדשות ושל צבירי הגלקסיות של הרשת הקוסמית של היקום.

האנטי-חומר הכלוא מתחת למשטח האופק של חורים שחורים מאסיביים במרכזי הגלקסיות פועל כנפץ שיוצר פיצוצים אדירים של חורים שחורים מאסיביים של מרכזי גלקסיות בסדר גודל של המפץ הגדול

על ידי מיפוי וסימולציה של המבנה של הרשת הקוסמית האדירה, החללים הענקיים וקירות צבירי הגלקסיות, ניתן יהיה לקבוע אם מבנה הרשת נוצר משרשרת של פיצוצים שמובילה אחורה בזמן לארוע יחיד, או שהפיצוצים מצביעים על ארועים בלתי תלויים במרחב ובזמן שמעידים על כך שלא היה מקור יחיד ליקום והוא אולי נצחי ואין-סופי.

מאמר על התרסיס של חורים שחורים והרשת הקוסמית מתאר את האנטי-חומר הכלוא והמצטבר מתחת למשטחי האופק של חורים שחורים במרכזי גלקסיות כנפצים הגורמים לפיצוץ החורים השחורים והפיכתם לתרסיס של חורים שחורים קטנים יותר שמוזרקים לחלל ומהוים מרכזי הנבטה לגלקסיות חדשות. במיקום של הפיצוצים הגדולים נוצרים חללים ענקיים, שהם חלק מהרשת הקוסמית האדירה.

ד"ר רמי רום הוא דוקטור לכימיה פיזיקלית, עורך פטנטים וחוקר עצמאי של מלחמת יום כיפור.