Úterý, 27 října
Shadow

Vědci stvořili antihmotu. Na chvilku

 

Poněkud schématické znázornění atomů vodíku a antivodíku. Uprostřed se nachází proton, respektive antiproton, sestávající z částic zvaných kvarky. Kolem těchto jader obíhá záporně nabitý elektron, respektive kladný pozitron. Podle teorie se antihmota má chovat stejně, jako hmota obyčejná, experimenty s ní jsou však natolik složité a náročné, že budou určitě živit ještě stovky generací fyziků a nejspíš přinesou mnoho převratných objevů.
Poněkud schématické znázornění atomů vodíku a antivodíku. Uprostřed se nachází proton, respektive antiproton, sestávající z částic zvaných kvarky. Kolem těchto jader obíhá záporně nabitý elektron, respektive kladný pozitron. Podle teorie se antihmota má chovat stejně, jako hmota obyčejná, experimenty s ní jsou však natolik složité a náročné, že budou určitě živit ještě stovky generací fyziků a nejspíš přinesou mnoho převratných objevů.

Kosmickou loď Enterprise poháněla antihmota – pohříchu ale jen v kultovním TV seriálu Star Trek. Nyní se však mezinárodnímu týmu vědců nazvaném ALPHA v evropském středisku jaderného výzkumu CERN podařil významný krok na cestě k praktickému využití této tajemné substance. Dokázali atomy antihmoty nejen vyrobit, ale také po nějakou dobu uchovat.

Jak uskladnit antihmotu

„Uskladnit antihmotu je mnohem těžší než ji jen vyrobit,“ vysvětluje člen týmu ALPHA Joel Fajans z University of California Berkeley význam tohoto úspěchu, o němž včera informoval časopis Nature.

ntihmota se vyznačuje tím, že částice, které ji tvoří, mají opačný elektrický náboj než částice „normální“ hmoty. Kladně nabité protony v ní tedy nahrazují záporně nabité antiprotony, místo záporně nabitých elektronů má kladně nabité pozitrony. Při setkání antihmoty s hmotou dochází k anihilaci, kdy se všechny zúčastěné částice mění v energii. Je to vůbec nejvydatnější možný zdroj energie v našem vesmíru – a mimo jiné také důvod, proč antihmotu nejde běžnými způsoby ukládat.

Existenci antihmoty teoreticky předpověděl roku 1928 britský fyzik Paul Dirac, později se podařilo najít její částice v kosmickém záření a uměle vyrobit na urychlovačích antiprotony a pozitrony. Jde o léty prověřený postup, který už dokážou realizovat mnohé dobře vybavené laboratoře jaderného výzkumu: urychlené částice dopadají na kovový terčík a při srážce se uvolní mimo jiné také antičástice. Pozitrony rovněž vznikají při rozpadu některých izotopů.

Teprve roku 1996 ale v CERN dokázali připravit prvních devět celých atomů antivodíku. Metodika se pak dál zlepšovala a roku 2002 už vědci mohli prokázat produkci desítek tisíc atomů antihmoty. Existovaly však jen pár desítek miliardtin vteřiny, než došlo k anihilaci. Pro studium jejich vlastností však bylo třeba je udržet při životě mnohem déle.

Antiprotony nebo pozitrony lze udržovat při životě týdny nebo i měsíce v tzv. magnetických pastích, jež zajistí, aby částice nepřišly do styku s normální hmotou. U celých atomů to ale nejde, protože jsou elektricky neutrální, takže je magnetická past neudrží a téměř okamžitě po vzniku atomu tak dojde k anihilaci.

Přelomový okamžik

Zdálo se, že jde o neřešitelný problém, příroda ale přece jen nabídla možnost, jak jej řešit. Atom vodíku sice nemá elektrický náboj, vykazuje ale určitý magnetický moment. (Chová se jako miniaturní magnet se dvěma póly.) Vědci týmu ALPHA proto použili speciální magnetickou nádobu nazývanou Minimum Magnetic Field Trap (Magnetická past s minimálním magnetickým polem), jejíž součástí jsou tzv. osmipólové magnety.

„Uskutečnili jsme s tímto zařízením celkem 335 pokusů,“ popisuje experimenty Joel Fajans. „Intervaly mezi nimi trvaly 15 minut. V 38 případech se podařilo bezpečně prokázat, že k anihilaci došlo až přibližně téměř dvacetinu sekundy po zachycení antiatomu.“

Ve srovnání s dobou uchování antiprotonů nebo pozitronů to zdánlivě není nijak ohromující výsledek, ve skutečnosti jde ale o zásadní průlom: je to vůbec první úspěch ve snaze udržet existenci celých atomů antivodíku déle než jen několik miliardtin vteřiny. Vědci odteď budou nadějné zařízení dál vylepšovat a prodlužovat počet atomů antihmoty i dobu jejich zadržení ve speciální magnetické pasti.

„Přiblížili jsme se k okamžiku, kdy bude možné provádět s antihmotou první experimenty,“ těší se Fajans.

Zdroj: Hospodářské noviny

1 Comment

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..