Fyzici si “posvítili” na záhadnou antihmotu

Particle Collision in LHC (Large Hadron Collider)

Vědci z CERN po dvaceti letech úsilí jako první prozkoumali světlo z atomu antihmoty. Zjistili, že přechod elektronu ze základního do excitovaného stavu, označený 1S-2S, probíhá v antivodíku úplně stejně jako ve vodíku. Umožnila jim to analýza frekvenčně rozloženého světla (spektra) z atomů antivodíku zachycených v magnetické pasti.

Oznámil to 58-členný tým fyziků z 11 zemí s mluvčím Jeffreyho Hangstom z Aarhuské univerzity (Dánsko) a Evropského střediska jaderného výzkumu (CERN) nedaleko Ženevy (Švýcarsko). Výsledky zveřejnil předběžně online ve vědeckém časopise Nature. Referovali o nich i weby CERN , Manchesterské univerzityScienceAlert .

Šlo o členy týmu vědecké spolupráce ALPHA (viz rámeček) v CERN. Uskutečnili tak velký krok ke splnění dávného cíle fyziků: zjistit, zda se hmota chová odlišně než antihmota.

Antivězenkyně v magnetické láhvi

V dnešním vesmíru, konkrétně na Zemi i v jejím okolí, se vyskytuje velmi málo antihmoty. Vědci ji většinou vytvoří uměle. Výzkum komplikuje okolnost, že antihmota se při styku s hmotou okamžitě přemění na energii ve formě fotonů, anihiluje. Je třeba je držet oddělené.

Fyzikové z ALPHA toho dosáhli ve válcové vakuové komoře dlouhé 280 milimetrů a silné 44 milimetrů. Přes otvory v komoře ozařovali atomy antivodíku laserovými paprsky. Tím vyvolali přechod elektronu ze základního do excitovaného stavu, označený 1S-2S 1S-2S. A při frekvencích světla, vyzařovaného elektrony během těchto přechodů, zjistili dokonalou shodu s vyzařováním z atomů vodíku.

Podpora pro Einsteina i standardní model

ALPHA nejnovějšími výsledky podpořil platnost aktuálního standardního modelu fyziky částic a sil. Vodík a antivodík by totiž podle tohoto modelu měli mít totožné vlastnosti vyzařovaného světla. Shoda je stále pouze v mezích přesnosti experimentů. Vědci z ALPHA však tato měření v blízké budoucnosti zopakují s ještě vyšší přesností.

Výsledky především pomohou dále prověřovat Einsteinovu speciální teorii relativity. I ta totiž vyžaduje, aby antihmota byla zrcadlem hmoty. Jinak by neplatilo její slavné tvrzení, že z dvojice pozorovatelů, kteří se vzájemně pohybují, ani jeden nemůže říct, kdo z nich se skutečně pohybuje vůči druhého a kdo z nich setrvává na místě.

Vesmírná antihmotová záhada

Zjištění umožní také hledat odpověď na palčivou otázku: Proč se dnes vesmír skládá téměř výhradně z běžné hmoty? Tedy pokud se omezíme na ni. Neboť ve vesmírné hmotě-energii je zřejmě v mizivé menšině vůči temné hmotě a temné energii. To je obrovská záhada.

Standardní model částicové fyziky předpovídá, že po velkém třesku by ve vesmíru mělo být stejné zastoupení hmoty a antihmoty. Proč veškerá nezanihilovala? Proč dnes pozorujeme vysokou převahu hmoty? “Něco se stalo, vyskytla se malá asymetrie, vedoucí k tomu, že část hmoty přežila. Dnes prostě nemáme dobrou představu, jak to vysvětlit, “uzavřel Jeffrey Hangs.

Zdeněk Urban pro živé.sk (přeloženo a redakčně upraveno NS)