Padá antihmota rovnako ako normálna hmota? Po 30 rokoch majú vedci odpoveď na jednu z veľkých otázok fyziky
Albert Einstein v teórii relativity predpovedal, že antihmota by mala podliehať gravitácii rovnako ako obyčajná hmota. Je to ale naozaj tak?
Isaac Newton údajne sformuloval svoj známy gravitačný zákon, keď pozoroval ako jablko padá zo stromu. Dnes vieme, že všetka normálna hmota padá na zem rovnako, no riadi sa rovnakými pravidlami aj antihmota?
Ako vysvetľujú výskumníci z CERNu, Albert Einstein vo svojej teórii všeobecnej relativity preukázal, že aj antihmota, opak tradičnej hmoty, padá k zemi, alebo inému zdroju gravitácie rovnakým spôsobom, ako obyčajná hmota. V praxi však doteraz neexistoval spôsob, ako by sme mohli toto tvrdenie overiť.
Výskumníci v rámci projektu ALPHA experimentálne skúmali správanie atómov antivodíku, teda pozitrónu obiehajúceho antiprotón.
“Vo fyzike nemôžeme tvrdiť že niečo vieme, ak sme to priamo nepozorovali. Toto je prvý priamy experiment, vďaka ktorému sme mohli vidieť, ako vplýva gravitácia na pohyb antihmoty. Je to míľnik vo výskume tohto typu hmoty, ktorý pre nás predstavuje záhadu aj dnes,” vysvetľuje hovorca projektu ALPHA, Jeffrey Hangst.
Antihmota sa považuje za vesmírnu záhadu aj kvôli tomu, že aspoň podľa našich doterajších poznatkov vo vesmíre nie je. Antivodík je v tomto smere elektricky neutrálnou a stabilnou formou antihmoty. Aj preto je ideálny na podobné výskumy. Gravitácia je zas jednou zo základných prírodných síl, no spomedzi ostatných je najslabšia.
Výskumníci vytvorili antihmotu tak, že negatívne nabité antiprotóny vytvorené zariadeniami AD a ELENA spojili s pozitívne nabitými pozitrónmi z izotopu sodík-22. Vznikne antivodík, ktorý je síce elektricky neutrálny, ale jemne magnetický. To umožňuje vedcom uväzniť antivodík v magnetickej pasci. Ak by sa antivodík dostal do kontaktu s normálnym vodíkom, atómy by sa navzájom zničili.
Neprehliadnite
Ako padá antihmota?
Uväznené atómy autori štúdie následne umiestnili do zariadenia ALPHA-g, ktoré umožňuje sledovať lokálne gravitačné zrýchlenie. Pre hmotu na Zemi je táto hodnota približne 9,81 metrov za sekundu na druhú. Zariadenie ALPHA-g umožnilo vedcom sledovať vertikálne pozície v ktorých sa antivodíkové atómy navzájom zničia s hmotou akonáhle je magnetická pasca vypnutá.
V rámci experimentu vedci uväznili asi stovku antivodíkových atómov tak, že ich ukladali po skupinách do magnetickej pasce. Pascu a atómy postupne uvoľňovali tak, že uberali z prúdu na vrchných a spodných magnetoch. Simulácie naznačujú, že za týchto podmienok by malo 20% normálnej hmoty uniknúť cez vrch pasce a 80% cez spodok, čo spôsobuje práve gravitačná sila. Experimenty ukázali, že rovnaká situácia nastala aj v prípade antiatómov.
“Trvalo nám 30 rokov, než sme sa naučili ako vytvoriť tento antiatóm, ako ho udržať a kontrolovať tak, že ho môžeme pustiť spôsobom, v rámci ktorého bude citlivý na gravitačnú silu,” tvrdí Hangst.
V ďalších krokoch sa vedci pokúsia zmerať gravitačné zrýchlenie čo najpresnejšie ako to ide. Práve tieto ďalšie experimenty definitívne potvrdia, či antihmota padá rovnakým spôsobom ako obyčajná hmota.
Komentáre