Życie z małym marginesem błędu

| Astronomia/fizyka
NASA

Gdy kształtowały się warunki niezbędne do powstania życia w znanej nam formie, margines błędu był tak mały, że niewiele brakowało, życie mogłoby nie zaistnieć. Głównymi składnikami znanego nam życia są węgiel i tlen. Oba pierwiastki powstają w czerwonych olbrzymach. Węgiel C-12 może uformować się tylko z trzech cząstek alfa (jąder helu-4), które muszą połączyć się w bardzo specyficzny sposób. Kluczem jest stworzenie wzbudzonego stanu C-12 znanego jako stan Hoyle'a. Musi on mieć energię o 379 keV (kiloelektronowoltów) większą niż energia trzech cząstek alfa. Z kolei tlen powstaje z połaczenia innej cząstki alfa z węglem.

Grupa naukowców z USA i Niemiec wykorzystała superkomputer z Centrum Superkomputerowego Juelich do dokładnego obliczenia masy wszystkich elementów koniecznych do powstania odpowiedniej formy węgla i tlenu. Uczeni symulowali sposób, w jaki oddziałują na siebie protony i neutrony. Są one złożone z kwarków, a masa kwarków wpływa na energię cząstek.
Uczeni odkryli, że niewielka zmiana w masie lekkich kwarków zmieniłaby energię stanu Hoyle'a w sposób, który doprowadziłby do takich zmian w produkcji węgla i tlenu, iż uniemożliwiłyby to narodzenie się życia.

Kluczem jest energia stanu Hoyle'a węgla. Jesli energia ta byłaby o 479 keV lub więcej wyższa od energii trzech cząstek alfa, wówczas powstałoby zbyt mało węgla, by mogło istnieć życie - wyjaśnił Dean Lee z North Carolina State University. To samo dotyczy tlenu. Gdyby energia stanu Holye'a różniła się od trzech alfa o 279 keV, wtedy mielibyśmy dużo węgla. Jednak gwiazdy zmieniłyby swój hel w węgiel znacznie szybciej, w wyniku czego nie byłyby na tyle gorące, by wyprodukować wystarczająco dużo tlenu do powstania życia. Nasze symulacje wykazały, że zmiana masy lekkich kwarków o 2-3 procent spowodowałaby problemy z odpowiednią ilością tlenu lub węgla - dodał uczony.

życie węgiel tlen gwiazdy kwarki masa