Expresia latină „creatio ex nihilo”, ce se traduce prin „creație din nimic”, are implicații profunde în domeniul teologic, filozofic și mitologic. Aceasta sugerează notiunea că materia – și, prin extensie, întregul univers – ar fi fost creată fără a proveni dintr-o substanță preexistentă. Această viziune se opune ferm legilor fizicii moderne, în special cu principiul întâi al termodinamicii, cunoscut și ca Legea Conservării Energiei: energia (și, implicit, materia) nu poate fi creată sau distrusă, ci doar transformată dintr-o formă în alta.
Această lege este fundamentală pentru înțelegerea limitărilor creației în cadrul științific: nu putem genera „ceva” din „nimic”, însă putem transforma energia în materie și invers – un concept esențial în avansarea fizicii moderne.
Materie și energie: două aspecte ale aceleași realități
La începutul secolului XX, Albert Einstein a revoluționat domeniul fizicii prin formula sa emblematică E = mc², care evidențiază o relație directă între energie (E) și masă (m), sugerând că cele două sunt, de fapt, manifestări diferite ale aceleași substanțe fundamentale. Această echivalență este vitală pentru a înțelege modul în care poate avea loc conversia între energie și materie.
Materia, ce include tot ce deține masă și ocupă spațiu – de la stele și planete până la particule subatomice – este compusă din atomi și, la un nivel profund, din particule elementare precum quarcurile și gluonii. Energia, pe de altă parte, se prezintă sub diverse forme – incluzând căldură, lumină, mișcare și radiație – și este factorul care permite desfășurarea proceselor din univers.
Conversia energiei în materie: de la Big Bang la laboratoare actuale
Modelul cosmologic standard susține că universul a debutat acum aproximativ 13,8 miliarde de ani, într-o stare superdensă și extrem de fierbinte, denumită Big Bang. Atunci, energia pură a început să se răcească rapid, moment în care, prin mecanisme cuantice, s-au creat particule subatomice, primii atomi și, în cele din urmă, materia pe care o cunoaștem astăzi. Astfel, dintr-o perspectivă fizică, materia nu a apărut din „nimic”, ci dintr-o transformare a energiei existente.
Un proces similar, chiar dacă la o scară infinit mai mică, poate fi observat în laboratoarele de fizică de înaltă energie, cum ar fi CERN, în cadrul experimentului Large Hadron Collider (LHC). Aici, prin coliziuni ce ating viteze apropiate de cea a luminii între protoni, se creează condiții extreme asemănătoare celor din primele momente ale universului. Aceste coliziuni generează dezintegrarea particulelor într-un „bulgăre” de quarcuri și gluoni – materia primordială ce constituie baza tuturor celorlalte forme de materie.
Crearea de materie în laborator: generarea perechilor
Unul dintre procesele care ilustrează conversia energiei în materie este generarea perechilor de particule, în special perechi electron-pozitron. Când un foton (particulă de lumină) dispune de suficientă energie, acesta poate fi transformat într-o pereche de particule: un electron (particulă cu sarcină negativă) și un pozitron (antiparticulă cu sarcină pozitivă). Acest proces este realizabil doar în condițiile respectării legilor de conservare a energiei și impulsului – motiv pentru care acesta se produce doar în prezența unui alt obiect capabil să absoarbă o parte din impuls sau din interacțiunea a doi fotoni de înaltă energie.
Energia minimă necesară pentru a genera o astfel de pereche este de 1,022 MeV, adică de două ori energia de repaus a electronului (0,511 MeV). Prin urmare, nu orice foton poate crea materie, ci doar aceia cu suficiente resurse energetice. O analogie relevantă ar fi compararea cu o cheltuială financiară: nu poți plăti pentru formarea unei particule fără a avea fondurile necesare.
