Ve vesmíru „Star Trek“ hvězdná loď Enterprise letí vesmírem pomocí warp pohonu, který využívá antihmotu. Stačí říci, že tato technologie je stále v oblasti sci-fi.
Vědci však podnikají důležité kroky k lepšímu pochopení antihmoty. Výzkumníci ve středu uvedli, že poprvé dokázali, že antihmota reaguje na gravitaci stejným způsobem jako hmota – pádem, jak se očekávalo – v experimentu, který opět podpořil teorii obecné relativity fyzika Alberta Einsteina.
Všechny věci, které známe – planety, hvězdy, pudlové, lízátka – jsou vyrobeny z obyčejné hmoty.
Antihmota je záhadným dvojčetem obyčejné hmoty, která má stejnou hmotnost, ale opačný elektrický náboj. Téměř všechny subatomární částice, jako jsou elektrony a protony, obsahují protějšek antihmoty. Zatímco elektrony jsou nabité záporně, antielektrony, nazývané také pozitrony, jsou nabité kladně. Podobně, zatímco protony jsou kladně nabité, antiprotony mají záporný náboj.
Podle současné teorie by výbuch velkého třesku, který odstartoval vesmír, měl vyprodukovat stejné množství hmoty a antihmoty. Zdá se však, že tomu tak není. Zdá se, že antihmoty je velmi málo a na Zemi téměř žádná. A co víc, hmota a antihmota jsou neslučitelné. Pokud se jich dotknete, explodují, což je fenomén zvaný anihilace.
Experiment byl proveden v Evropském centru pro jaderný výzkum (CERN) ve Švýcarsku výzkumníky z mezinárodní spolupráce ALPHA (Antihydrogen Laser Physics Apparatus). Zahrnovaly antivodíkový izotop hmoty, což je nejlehčí prvek.
„Na Zemi je většina přirozeně se vyskytující antihmoty produkována z kosmického záření – energetických částic z vesmíru – které se srážejí s atomy ve vzduchu a vytvářejí páry antihmoty,“ řekl fyzik Jonathan Wortley z University of California, Berkeley, spoluautor. Ze studie zveřejněné v časopise Příroda.
Tato nově vytvořená antihmota vydrží jen do té doby, než se srazí s běžným atomem hmoty v nižší atmosféře. Antihmota však může být vyrobena za kontrolovaných podmínek, jako v experimentu ALPHA, který používal antivodík vytvořený v CERNu.
Antivodík byl obsažen ve válcové vakuové komoře a zachycen magnetickými poli nahoře a dole. Vědci redukovali magnetická pole, aby uvolnili antihmotu, aby mohli pozorovat, zda spadne nebo ne, jakmile se objeví gravitační efekt. Za stejných podmínek se choval jako vodík.
„Tento výsledek byl předpovězen prostřednictvím teorie a nepřímých experimentů, které se spoléhaly na skryté jevy. Žádná skupina však neprovedla přímý experiment, ve kterém by antihmota byla jednoduše vypuštěna, aby se zjistilo, jakým směrem by padala, řekl Joel Fagans, fyzik z Kalifornské univerzity v Berkeley a spoluautor studie.
„Náš experiment vylučuje jiné teorie, které vyžadují, aby antihmota – „antigravitace“ – stoupala v gravitačním poli Země,“ dodal Wortelli.
Zatímco Einstein vymyslel svou teorii obecné relativity – komplexní vysvětlení gravitace – před objevem antihmoty v roce 1932, považoval veškerou hmotu za ekvivalenci, což znamená, že se očekávalo, že antihmota bude reagovat na gravitační síly stejným způsobem jako hmota.
Ale co když antihmota překračuje očekávání?
„Bylo by to obrovské překvapení, protože by to bylo v rozporu s mnoha teoriemi. Alfa spolupráce.
„Myslím, že je to důkaz síly obecné teorie relativity a jejích principů ekvivalence,“ dodal Bertschi.
Vědci jsou stále zmateni nedostatkem antihmoty v pozorovatelném vesmíru. Například nic nenasvědčuje tomu, že by galaxie byly vyrobeny z antihmoty.
„Téměř úplná absence přirozeně se vyskytující antihmoty je jednou z velkých otázek, kterým fyzika čelí,“ řekl Wortelli.
Tím, že experiment ukázal, že antihmota a hmota jsou gravitačně přitahovány, vyloučil jedno možné vysvětlení nedostatku antihmoty, a to, že během Velkého třesku hmotu gravitačně odpuzovala.
„Bez ohledu na to, jak krásná je teorie, fyzika je experimentální věda,“ řekl Fagans.
„Hudební učenec. Spisovatel. Zlý slanina evangelista. Hrdý twitter narkoman. Myslitel. Milovník internetu. Jemně okouzlující hráč.“
