Hovorí sa, že inšpiráciou pre Newtonovu teóriu gravitácie bolo jablko padajúce zo stromu, v niektorých verziách priamo na jeho hlavu. Či už má v sebe tento príbeh kúsok pravdy alebo nie, jeho interpretácia gravitácie nám popísala ako táto sila vplýva na všetku hmotu vo vesmíre.
Dnes už vieme, že okrem tradičnej hmoty existuje aj exotická antihmota, no otázkou je, či by jablko z antihmoty padalo na zem rovnako ako normálne jablko. Antihmota je teoreticky opakom hmoty a po prvýkrát o nej začal hovoriť fyzik Paul Dirac v roku 1928. Dnes vieme, že antihmota existuje, no nevidíme ju okolo seba. Zaujímavosťou je, že antihmota vyzerá a interaguje so svetlom rovnako ako hmota. Znamená to, že ak by sa Slnko skladalo výlučne z antihmoty, žiadny rozdiel by sme nepoznali. Ak sa však antihmota stretne s hmotou, tieto dve látky sa navzájom zničia.
Einstein vo svojej teórii relativity dokázal, že hmota a antihmota by mali k zemi padať rovnakým spôsobom. Výskumníci z CERNU sa v novom experimente pokúsili zistiť, či to je naozaj tak, alebo existujú ešte nejaké sily okrem gravitácie, ktoré ovplyvňujú voľný pád hmoty a antihmoty. V rámci novej štúdie dokázali, že atómy antivodíka zloženého z pozitrónu a antiprotónu naozaj padajú na Zem rovnakým spôsobom ako normálny vodík.
“Vo fyzike nič neviete na istotu, až pokým to nepozorujete. Toto bol prvý priamy experiment, ktorý nám umožnil pozorovať vplyv gravitácie na pohyb antihmoty. Tento výskum považujeme za míľnik v skúmaní antihmoty, ktorá je pre nás stále veľkou záhadou, hlavne kvôli tomu, že jej na prvý pohľad vo vesmíre niet,” tvrdí hovorca projektu ALPHA, Jeffrey Hangst.
Antihmota podlieha rovnakým silám
Gravitácia je jednou zo štyroch základných prírodných síl a zo všetkých zďaleka najslabšia. Atómy antivodíka sú elektricky neutrálne a stabilné častice antihmoty. Tieto vlastnosti z nich robia ideálny cieľ na výskum gravitačného správania antihmoty. Výskumníci dokážu atómy antivodíka vytvoriť tak, že najprv v zariadeniach AD a ELENA vytvoria negatívne nabité antiprotóny a spomalia ich. Nakoniec ich naviažu na pozitívne nabité pozitróny, ktoré získavajú z izotopu sodík-22. Potom uväznia neutrálne, no jemne magnetické atómy antihmoty do magnetickej pasce. To im zabraňuje stretnúť sa s hmotou a navzájom sa zničiť.
V rámci experimentu antihmotu umiestnili do špeciálneho zariadenia ALPHA-g, ktoré im umožňovalo merať lokálne gravitačné zrýchlenie. Pre hmotu je to približne 9,81 m/s2. Vedci v rámci experimentu uvoľnili antihmotu z magnetickej pasce a sledovali ako sa vyhladí s hmotou. V rámci štúdie skúmali približne 100 antivodíkových atómov, ktoré rozdelili do skupín. Postupne ich uvoľňovali z magnetickej pasce po dobu 20 sekúnd tak, že postupne znižovali prúd vo vrchných a spodných magnetoch pasce.
Simulácie ukázali, že v prípade hmoty by približne 20% atómov uniklo cez vrch pasce a 80% cez spodok vplyvom gravitačnej sily. Rovnako sa správali aj antiatómy. Vedci experiment zopakovali niekoľkokrát, aby sa uistili že ich výsledky nič neskreslilo.
“Trvalo nám 30 rokov než sme sa naučili vytvoriť tento antiatóm, udržať ho a ovládať ho dostatočne dobre na to, aby sme ho dokázali pustiť spôsobom, ktorý by ho urobil citlivým na gravitačnú silu,” tvrdí Hangst.
V ďalších krokoch experimentu sa vedci pokúsia zmerať akceleráciu čo najpresnejšie ako vedia. Tieto experimenty definitívne potvrdia, či hmota a antihmota skutočne padajú rovnakým smerom.
