Aktuálne správy Späť na správy

Vedci premiérovo uväznili antivodík

Berkeley, Calgary 19. novembra (TASR) – Po prvý raz sa podarilo vytvoriť nízkoenergetické atómy antivodíka a chytiť ich do magnetickej pasce. Umožní to skúmať nielen samotný antivodík a všeobecne antihmotu, no aj kľúčové deje pri zrode vesmíru.

V časopise Nature to oznámil 42-členný medzinárodný tím Jeffreyho Hangsta z Aarhuskej univerzity (Dánsko). Okrem jeho krajanov boli v tíme časticoví a jadroví fyzici z Kanady, USA, Veľkej Británie, Brazílie, Švédska, Izraela a Japonska. Prvým autorom článku bol Hangstov kolega Gorm Andresen.

Antivodík je antihmotový náprotivok vodíka. Skladá sa zo záporne nabitého antiprotónu, okolo ktorého obieha kladne nabitý pozitrón čiže antihmotový elektrón.

Vedci v Európskom stredisku pre jadrový výskum (CERN) pri Ženeve (Švajčiarsko) umelo vytvárajú atómy antivodíka od roku 1995, vo väčšom množstve a s nízkymi energiami od roku 2002. V meradle mikrosekúnd čiže milióntin sekundy, im však anihilovali s bežnou hmotou, pričom vznikal záblesk žiarenia gama, takže sa nedali podrobne skúmať.

V roku 2002 vedci uspeli s aparatúrou ATHENA. Tú v roku 2004 nahradila aparatúra ALPHA (Antihydrogen Laser PHysics Apparatus, Aparatúra pre laserový fyzikálny výskum antivodíka), pri ktorej pôsobí ako koordinátor Jeffrey Hangst. S ňou jeho tím teraz v auguste a septembri zachytil 38 atómov antivodíka, vždy na vyše desatinu sekundy.

Vedci v prvom rade dúfajú, že sa im výskumom vlastností antivodíka podarí overiť tzv. CPT (charge-parity-time, náboj-parita-čas) symetriu, podľa ktorej fyzikálne interakcie zostávajú rovnaké pri zmene znamienka náboja, prevrátení súradníc a obrátení času. Ide o veľmi dôležitú vec, lebo hocijaký rozdiel medzi antivodíkom a vodíkom by narušil CPT symetriu a tým vyvrátil súčasný štandardný model častíc a síl. Na druhej strane to azda pomôže vysvetliť, prečo je dnes vo vesmíre taká vzácna (prakticky chýba) antihmota, ktorá v ňom podľa teórie mala vznikať pri jeho zrode v rovnakom množstve ako hmota.

APLHA najprv stláča ochladené – a tým spomalené – antiprotóny do priestoru veľkého asi ako zápalka (20 milimetrov x 1,4 milimetra). Potom sa špeciálnym postupom dosiahne prekrývanie oblaku antiprotónov s podobne veľkým oblakom pozitrónov. Výsledkom je kombinácia týchto častíc do atómov antivodíka.

Prebieha to v tzv. magnetickej fľaši, špeciálne konfigurovanom magnetickom poli, udržiavanom osempólovým supravodivým magnetom. Takto sa fyzikom v CERN podarilo udržať antivodíkové atómy „pri živote“ až 172 mikrosekúnd, asi šestinu sekundy.

Do magnetických fliaš sa zvyčajne chytajú elektricky nabité častice. Antivodík je však elektricky neutrálny. Vedci preto na jeho magnetické uväznenie využili vlastnosť označovanú ako magnetický moment. Má veľmi malú hodnotu a preto musí byť antivodík pri pokusoch extrémne ochladený – v tomto prípade to bolo na necelú polovicu kelvina, teda na nižšiu teplotu ako mínus 272,65 stupňov Celzia. „Príroda z príčin, ktoré dosiaľ nikto nechápe, vylúčila antihmotu. Je tak pre nás veľkou odmenou za všetko úsilie, keď sa pozeráme do aparatúry ALPHA a vieme, že sú v nej stabilné, neutrálne atómy antihmoty,“ povedal Jeffrey Hangst.

ALPHA vďaka pomerne dlhej existencii v nej vytvorených atómov antivodíka dáva vedcom možnosť pátrať po prípadných špecifikách antivodíka, ktorými by sa (okrem elektrických nábojov častíc, z ktorých sa skladá) líšil od vodíka. A tak dôkladnejšie porovnať hmotu a antihmotu, čo je nevyhnutný krok k vysvetleniu spomenutej asymetrie vesmíru.

V CERN prebiehajú aj pokusy s aparatúrou ASACUSA (Atomic Spectroscopy And Collisions Using Slow Antiprotons, Atómová spektroskopia a zrážky s využitím pomalých antiprotónov) ktorá umožnila získať dlhoexistujúce atómy antivodíka iným spôsobom, vo forme lúčov. Výsledky budú čoskoro uverejnené v časopise Physical Review Letters.

„Ak máme dve alternatívne metódy tvorby a následného skúmania antivodíka, antihmota už dlho nedokáže skrývať pred nami svoje vlastnosti,“ povedal Jasunori Jamazaki z výskumného strediska RIKEN vo Waku pri Tokiu (Japonsko), člen spolupráce ASACUSA.

Späť na správy