Vědci z experimentu ASACUSA, který probíhá v rámci CERN, poprvé uspěli při produkci svazku vodíkových antiatomů. V článku publikovaném v úterý v Nature Communications tým ASACUSA popisuje nespornou detekci 80 atomů antivodíku 2,7 metrů od místa jejich produkce tedy při velmi malých fluktuacích magnetického pole, které bylo použito k jejich předchozímu zachycení. Tento výsledek je podstatným krokem směrem k přesné spektroskopické analýze antiatomu vodíku.
Na první pohled by člověk možná neřekl, že tahle změť kabelů dokáže posunout hranice našeho poznání o počátku Vesmíru.
Takzvaná primordiální antihmota (existující od počátku Vesmíru – podle současné teorie na počátku vzniklo stejné množství hmoty a antihmoty) zatím nebyla nikde pozorována a její nepřítomnost zůstává pro vědce velkou neznámou. Přesto můžeme poměrně velké (z hlediska částicové fyziky) množství nejlehčího atomu antihmoty – antivodíku – vyrábět na experimentech v CERN. Děje se tak spojením pozitronů (antielektronů) a pomalých antiprotonů vyrobených ve zpomalovači (Antiproton Decelerator).
Podle teoretiků by se měla spektra antivodíku a vodíku shodovat, takže jakkoliv malá odlišnost by znamenala dveře do dosud neprobádaných komnat fyziky, například by mohla pomoci řešení záhady primordiální antihmoty.
S jediným protonem a elektronem je vodík nejjednodušší možný atomární systém, kterému díky jeho jednoduchosti rozumíme velmi dobře – jeho vlastnosti byly odvozeny jako jedny z prvních výsledků kvantové fyziky. Právě z tohoto důvodu je srovnání atomu vodíku a antivodíku nejlepší cestou k nalezení drobných rozdílů mezi hmotou a antihmotou.
Pokud se antihmota setká s běžnou hmotou, dojde k anihilaci (veškerá hmota se přemění na energii), takže kromě produkce antihmoty nastává ještě problém s jejím udržením. K tomu experimentátoři využívají magnetické vlastnosti antivodíku, díky kterým je možné držet jej v pasti silného nehomogenního magnetického pole. Bohužel právě takto silné prostorové změny magnetického pole významně ovlivňují spektrum antivodíku, které chtějí vědci měřit. Aby bylo možné tomuto negativnímu jevu zabránit, vyvinuli vědci z experimentu ASACUSA novou měřící aparaturu ve které bude spektrum antiatomu měřeno při letu, daleko od silného pole.
„Antiatomy jsou elektricky neutrální, proto bylo velmi obtížné vymyslet, jak je přemístit z jejich pasti. Naše výsledky jsou velmi slibné pro přesné studium spektra antiatomů, zejména k měření hyperjemné struktury (přechody mezi dvěma velmi blízkými hladinami, které vznikly z jedné hladiny vlivem existence malých vnitřních polí v atomu), což je jedna z nejlépe prozkoumaných spektroskopických vlastností. Takové měření umožní ten nejlepší test symetrie hmota-antihmota. Na letošní léto plánujeme nový start s ještě lepší apataurou,“ uvedl Yasunori Yamazaki z japonského výzkumného institutu RIKEN, který vede projekt ASACUSA. V další fázi experimentu se vědci budou snažit optimalizovat intenzitu a kinetickou energii svazku a lépe porozumět kvantovému stavu antivodíku.
V poslední době dosáhli vědci v CERN řady úspěchů v oblasti výzkumu antihmoty. V roce 2011 se na experimentu ALPHA podařilo udržet antiatomy po dobu 1000 sekund a v následujícím roce byl poprvé pozorován hyperjemný přechod v antiatomech. V roce 2013 se potom na experimentu ATRAP podařilo první přímé měření magnetického momentu antiprotonu.
Zdroj: CERN
