Padá antihmota vzhůru?

Martin Tůma  |  Věda

Teoreticky by mělo být ve vesmíru stejně hmoty i antihmoty. Ale krátce po vzniku vesmíru došlo k porušení rovnováhy a hmota dostala přednost. Naše znalosti antihmoty jsou spíše teoretické, takže nevíme, jestli třeba náhodou nepadá vzhůru.

Hluboko v podzemí, u hranic Francie a Švýcarska, se nachází největší světový urychlovač částic Large Hadron Collider. Toto zařízení je součástí výzkumného komplexu CERN – Evropské organizace pro jaderný výzkum. Ale CERN to není jenom LHC. Kromě hmoty zde probíhá i výzkum antihmoty.

Zpomalte!

Cesta k antivodíku začíná v urychlovači, kde se při srážkách částic mohou vytvořit páry protonů a antiprotonů. Tyto dvě částice se od sebe liší elektrickým nábojem; antiproton má záporný náboj a proto přitahuje kladně nabité pozitrony. Pozitron je protějšek elektronu ze světa antihmoty. Po svém vzniku jsou částice ve vakuu tříděny elektrickým polem a antiprotony jsou směřovány do Antiprotonového zpomalovače.

Ano, kromě urychlovačů existují i zpomalovače. Zatímco v LHC se vědci snaží obyčejnou hmotu co nejvíce urychlit, aby ji mohli v následných srážkách rozbít na co nejmenší částečky, s antihmotou mají jiné plány. Pro výzkum ji potřebují zastavit a uvěznit ji izolovaně od obyčejné hmoty.

Takže jsou antiprotony zpomalovány až skoro k úplnému zastavení. Při teplotě okolo 180K tak mohou reagovat s pozitrony, vznikajích při rozpadu radioaktivního sodíku. Pokud takový antiproton skutečně zachytí pozitron, vznikne nejjednodušší atom antivodíku. Výhodou je, že i když je navenek antivodík elektricky neutrální, má magnetický moment, a tak reaguje na magnetické pole. Díky tomu je možno antivodík polapit do magnetické pasti experimentu ALPHA.

Antihydrogen Laser Physics Apparatus a ATRAP jsou experimentální zařízení pro pokusy s antihmotou, pokračovatelé experimentu ATHENA.

38 atomů antivodíku

Po 335 kolech experimentu, kdy se míchalo 10 miliónů antiprotonů s hruba 700 milióny pozitronů, nakonec vědci zachytili na zlomek sekundy ve velmi silném magnetickém poli 38 atomů antivodíku. Doba kratší než je mrknutí oka je ale malá na to, aby šlo s antihmotou provést nějaký rozumný experiment. Je to spíše další krok na cestě našeho poznání.

Kromě ALPHA a ATRAP si brousí zuby na měření fyzikálních vlastností antihmoty především projekt AEGIS (Antimatter Experiment: Gravity, Interferometry, Spectroscopy), který má pracovat s oblakem antivodíkových atomů při teplotách okolo 100mK a je též součástí výzkumného střediska CERN.

V ALPHA a ATRAP se fyzikové se chystají studovat záření, které je pohlceno nebo vyzářeno při přeskocích pozitronu mezi jednotlivými energetickými hladinami v atomu antivodíku. Standardní model kvantové fyziky předpovídá, že by se měla antihmota v tomto oboru chovat stejně jako hmota. Pokud by tomu tak nebylo, byla by to pro tento model opravdu velká rána.

Ale pro podobná měření potřebujeme udržet atomy v magnetické pasti několik sekund. Víme, že částice hmoty a antihmoty jsou si velmi podobny, ale nejsou stejné. AEGIS se v první fázi chystá zkoumat rozdíly gravitačního působení Země na atomy vodíku a antivodíku. Potom se dozvíme, jestli antihmota padá vzhůru, nebo ne.


Tip: Další informace můžete nalézt v článku p. Wagnera nebo např. zde.

Foto: Shutterstock

Nejčtenější