Fyzici stvorili tajomnú antihmotu

Vedcom v CERN-e sa podarilo uväzniť antihmotu. Aj desatina sekundy im môže stačiť na vyvrátenie modernej fyziky.

Antivodík môže priniesť revolúciu vo fyzike.(Zdroj: CERN)
Antivodík
Atóm vodíka má kladný protón a negatívne nabitý elektrón. Antivodík má pozitívne nabitý antielektrón (pozitrón) a negatívne nabitý antiprotón.

BRATISLAVA. Spisovateľ Dan Brown je všetko možné, len nie vizionár. Ale v jeho známej knihe Anjeli a démoni nielenže vedci z Európskej organizácie pre jadrový výskum (CERN) stvoria antihmotu, no prídu aj na systém, ako ju udržať v ako-tak stabilnom stave.

Antihmota má totiž pri kontakte s „bežnou“ hmotou sveta tendenciu anihilovať – teda uvoľní sa veľké množstvo energie a nastane čosi ako výbuch.

Desatina sekundy

V CERN-e sa teraz podľa magazínu Nature naozaj podarilo na chvíľku antihmotu „uväzniť“. Vedci síce dokázali antivodík vytvoriť už v roku 1995, teraz však vďaka experimentu ALPHA prišli na spôsob, ako pomocou magnetov túto antihmotu na krátky okamih – asi na desatinu sekundy – stabilizovať.

Časticoví fyzici tak môžu lepšie skúmať túto relatívne exotickú súčasť kozmu. Chcú zistiť, ako kozmos vyzeral krátko po veľkom tresku.

Na počiatku vesmíru totiž vznikla nielen hmota, ale aj antihmota – teda častice s opačným nábojom. Napríklad záporne nabitý elektrón má ako náprotivok kladne nabitý antielektrón, nazývaný pozitrón.

Záhadou však je, prečo po big bangu všetky takéto častice spolu neanihilovali a v kozme neostalo iba čisté žiarenie. Hmotný svet, ktorý nás obklopuje, je však dôkazom, že z nejakého dôvodu hmota nakoniec nad antihmotou prevážila.

„Z dôvodu, ktorému zatiaľ nikto nerozumie,“ hovorí podľa tlačovej správy CERN-u Jeffrey Hangst, fyzik a hovorca vedcov pracujúci na projekte ALPHA.

Mýlil sa Einstein?

Práve antivodík by mohol pomôcť odpovedať na otázku, prečo je svet hmotný. Nemusí to však byť jediná kľúčová otázka, ktorú si vedci kladú. Možno ešte dôležitejšia je tá, či je vôbec súčasná fyzika správna.

Magazín Science vo svojom internetovom vydaní špekuluje, že antivodíkové atómy by jedného dňa mohli vyhĺbiť zásadnú dieru v Einsteinovej teórii špeciálnej relativity. Kľúčom je porovnanie vodíka a antivodíka. Hypotézy hovoria, že musia mať rovnaké spektrum.

Ak sa ukážu rozdiely, môže to mať zničujúce dôsledky pre viaceré fyzikálne teórie. Znamenalo by to aj, že Albert Einstein sa mýlil a jeho špeciálna teória relativity nie je v poriadku.

Špeciálna relativita totiž predpokladá istú symetriu, ktorá hovorí, že fyzikálne zákony a následne výsledky pokusov sú stále a nezávislé od pozorovateľov (ktorí sa pohybujú vzhľadom na seba rovnomerne a priamočiaro).

Táto (Lorentzova) symetria však priamo predpokladá ďalšiu symetriu (CPT): práve to, že antičastica je obrazom svojej častice. Ak to neplatí, neplatí ani Lorentzova symetria pozorovateľov, a následne neplatí ani špeciálna teória relativity.

„Ak sa ukáže, že tieto symetrie sú narušené, niekto získa Nobelovu cenu,“ dodal pre Science Hangst.

Masarik: Museli by sme stvoriť novú fyziku

Ak by naše fyzikálne teórie neboli správne, fyzici sa nemusia báť, že by boli nezamestnaní, hovorí jadrový fyzik Jozef Masarik z Katedry jadrovej fyziky a biofyziky UK.

V čom je izolovanie antivodíku dôležité?

„Vytvorenie atómu antivodíka nám dáva nádej, že by sme mohli preskúmať jeho vlastnosti a to by nám mohlo objasniť veci súvisiace s tým, prečo je svet vytvorený len z hmoty a nie z antihmoty. Z modelov vyplýva, že po veľkom tresku by hmota a antihmota mali byť v rovnakom množstve. V súčasnosti vo vesmíre pozorujeme hmotu a antihmota sa niekde stratila. Presné zmeranie vlastností antiovodíka by nám práve túto skutočnosť mohlo vysvetliť."

Špekuluje sa, že vodík a antivodík nemusia mať rovnaké spektrum. To by znamenalo, že neplatí napríklad špeciálna teória relativity.

„Nielen Einsteinova špeciálna teória relativity, ale celý náš štandardný model fyziky elementárnych častíc. Ten je založený na takzvanej CPT teoréme. Keby neplatila, museli by sme celú fyziku elementárnych častíc a na to nadväzujúce disciplíny prerábať. Museli by sme vytvoriť novú fyziku."

Predpokladajme, že rozdiely sa nájdu a fyzika nie je správna. Čo potom?

„Ak by naše fyzikálne teórie neboli správne, fyzici sa nemusia báť, že by boli nezamestnaní. Budú mať robotu: tie teórie nejakým spôsobom zmeniť. Akým smerom to však pôjde, závisí od charakteru nájdených odlišností. Všetci fyzici budú hľadať aj iné javy, v ktorých by sa tieto rozdielnosti mali prejaviť."

Antičastice pozorovali už v 50. rokoch. Prečo sa až teraz podarilo urobiť antivodík ako-tak stabilným?

„V CERN-e neurobili antivodík stabilným. Antivodík stabilný nie je, vedci však dokázali antivodík udržať v takom stave, aby nezreagoval s okolitou hmotou v dostatočne dlhom čase. Keď antivodík vznikne, v priebehu niekoľkých mikrosekúnd sa stretne s hmotou - v tomto prípade so stenami prístroja.

Vedci pomocou dômyselnej konštrukcie magnetických polí dokázali antivodík udržať ďaleko od stien. Schladili ho na veľmi nízku teplotu, vďaka čomu sa pohyboval veľmi pomaly. Magnetické pole ho obmedzilo na určitý priestor a trvalo mu zhuba desatinu sekundy, kým sa dostal k stenám a interagoval.

V magnetickom poli nie je problém udržať antiprotóny či pozitróny, ale keď sa spoja, vznikne neutrálny atóm antivodíka a tento atóm už nemožno držať v priestore elektrickými silami, keďže má nulový elektrický náboj. No má nenulový magnetický moment ktorý interaguje s magnetickými poliami. To umožňuje, aby antivodík bol dlhšiu dobu v priestore."

Aké budú ďalšie kroky?

„Urobili 38 atómov. Budú sa snažiť vyrobiť väčšie množstvá antivodíka a bude treba pracovať na dlhšom udržaní atómov v priestore. No cieľom výskumu bude zmerať ich spektrálne čiary a porovnať ich s vodíkom. To meranie musí byť veľmi presné, rádovo sa môže líšiť na štrnástom, pätnástom mieste za desatinnou čiarkou. To znamená, že bude potrebné atóm udržať ešte dlhšie.

Samozrejme ak sa odlišnosti nájdu, potom sa budú teoretici snažiť o vysvetlenie, prečo sme ich pozorovali. A experimentátori sa budú snažiť o údaje s čo najväčšou presnosťou, aby sa vylúčilo, že rozdiely môže spôsobovať proces merania."

Tomáš Prokopčák

Najčítanejšie na SME Tech


Inzercia - Tlačové správy


  1. Kedy sa refinancovanie oplatí?
  2. Zľava 3000 € na 3-izbové byty v Jarabinkách
  3. Aký vplyv by mal konflikt v Kórei na vaše investície?
  4. Atraktívnejšie učenie vďaka digitálnym technológiám
  5. JUDr. Barbora Sabó: Dobrý maklér šetrí čas, peniaze i nervy!
  6. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku
  7. Intímna hygiena – celoročná záležitosť
  8. Rastie nám pokrivená generácia?
  9. Pivovar Šariš podporí cestovný ruch v Prešovskom kraji
  10. Novinka v realitnom biznise! Zatiaľ dostupné len v Grand Koliba
  1. Atraktívnejšie učenie vďaka digitálnym technológiám
  2. Aký vplyv by mal konflikt v Kórei na vaše investície?
  3. Zľava 3000 € na 3-izbové byty v Jarabinkách
  4. JUDr. Barbora Sabó: Dobrý maklér šetrí čas, peniaze i nervy!
  5. Detské zúbky sú veda
  6. Štartujú jesenné módne dni v Poluse
  7. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku
  8. Rastie nám pokrivená generácia?
  9. Intímna hygiena – celoročná záležitosť
  10. Pivovar Šariš podporí cestovný ruch v Prešovskom kraji
  1. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku 15 612
  2. Rastie nám pokrivená generácia? 10 565
  3. Intímna hygiena – celoročná záležitosť 3 302
  4. 3 mýty, ktorým ste možno uverili. Ale ako je to naozaj? 2 861
  5. Plug-in, hybrid alebo elektromobil? Poradíme, ako správne vybrať 1 972
  6. Pivovar Šariš podporí cestovný ruch v Prešovskom kraji 1 340
  7. Kedy sa refinancovanie oplatí? 1 309
  8. Bývajte v budove, po ktorej sa prechádzal Schöne Náci 1 094
  9. Novinka v realitnom biznise! Zatiaľ dostupné len v Grand Koliba 1 036
  10. FemFest 2017 ponúkne beh na opätkoch i koncert známej speváčky 620

Téma: Fyzika


Hlavné správy zo Sme.sk

KOMENTÁRE

Alternatíva pre Nemecko skutočnú alternatívu neponúka

Merkelová voľby vyhrala a ostáva mocná. Európa je naozaj vďačná.

DOMOV

Aké stíhačky môžeme a ktoré ponuky sú nereálne?

Rozhodovať sa bude len medzi gripenmi a stíhačkami F-16.

Neprehliadnite tiež

Astronautka z NASA: Vieme, že sa niečo pokazí

Astronautka Dorothy Metcalf-Lindenburgerová hovorí, ako vyzerá tréning v NASA a ako sa astronauti pripravujú na zlyhania.

Rozšírená realita je zábavná aj užitočná. Skúste tieto aplikácie pre iPhone a iPad

Nová aktualizácia iOS 11 pre mobilné zariadenia od Apple priniesla aj ARKit. V ponuke sú prvé aplikácie a je s nimi zábava.

TECH_FM

Kontroverzný objav naznačuje, že praľudia sa mohli vyvinúť v Európe

Stopy dávneho tvora mätú vedcov. Odborníci sa sporia, komu patrili.

Strašia vás baktérie na mobile? Vymysleli, ako sa ich zbaviť

Nová nabíjačka dezinfikuje mobily, používa ultrafialové žiarenie.