Este posibilă generarea materiei?

Este posibilă generarea materiei?

Expresia latină „creatio ex nihilo” se traduce prin „creație din nimic” și este discutată în principal în teologie, filozofie și mitologie. Din perspectiva științifică, acest concept este greu de susținut, mai ales datorită primului principiu al termodinamicii, care reflectă legea conservării energiei. Acest principiu afirmă că energia nu poate fi creată sau distrusă.

Albert Einstein a arătat că materia și energia sunt echivalente, ceea ce înseamnă că ele pot fi transformate una în alta. Materia, ce ocupă spațiu și are masă, constitue majoritatea universului vizibil, în timp ce energia există sub diferite forme și acționează ca forța ce produce evenimente. Conform lui Einstein și legilor termodinamicii, suma de energie și materie din univers rămâne constantă.

Un exemplu de conversie a energiei în materie se produce în acceleratorul de particule „Large Hadron Collider”, unde coliziunile dintre protoni generează particule subatomice precum quarcurile și gluonii. De asemenea, atunci când materia se întâlnește cu antimateria, acestea se anihilează, creând energie sub formă de fotoni.

Generarea materiei din energie implică transformări care respectă legile fizicii. La nivel cosmic, Big Bang-ul este evenimentul fundamental care a transformat energie pură în materie pe măsură ce universul s-a răcit. La nivel de laborator, un proces relevant este producția de pereche, în care energia unui foton este convertită într-o pereche de particule: electron și pozitron.

Conform principiului echivalenței masă-energie formulat de Einstein, anihilarea particulelor și crearea de noi particule din energia rezultantă respectă legile fizicii. De exemplu, atunci când un pozitron colizionează cu un electron, se generează doi fotoni gamma. Totuși, pentru ca doi fotoni să formeze o pereche de fermioni, precum electron-pozitron, energia fotonilor trebuie să fie suficient de mare—minimum 1.022 MeV pentru această pereche. Perechi mai masive, cum ar fi proton-antiproton, necesită o energie fotonică de cel puțin 1,88 GeV.

Coliziunile foton-foton au fost teoretizate pentru prima dată de Lev Landau în 1934, iar cercetările au continuat să descopere modul în care particulele fundamentale pot fi generate în acceleratoarele de particule. Deși oamenii pot crea materie prin conversia energiei, aceasta nu constituie „creație din nimic”, ci o transformare a energiei în materie.

Bibliografie:
Ferlic, Kenneth. „The Phenomenon of Pair Production.” 2006.