Obsah:
Na počátku času, jen několik okamžiků po Velkém třesku, vznikly četné částice; ve stejnou dobu se objevil téměř stejný počet antičástic. Tyto subatomární exotiky jsou téměř totožné s jejich běžnými částicemi, ale liší se v některých klíčových ohledech. Když se hmota a antihmota setkají, obě se navzájem anihilují, což znamená, že úsvit vesmíru zahrnoval velkolepý mikroskopický ohňostroj.
Antihmota je něco jako zrcadlo běžné hmoty, má stejnou hmotnost, ale opačný náboj. Neutrina, která nemají žádný náboj, jsou považována za jejich vlastní antičástice, i když experimenty tuto teorii ještě nepotvrdily. Spolu s tím, že byla vytvořena krátce po Velkém třesku, může antihmota pocházet z celé řady jaderných procesů a může krátkodobě existovat v kterémkoli z urychlovačů částic po celém světě.
Od počátku
Antihmota se poprvé dostala do pozornosti vědců v roce 1928, kdy britský fyzik Paul Dirac hledal řešení rovnice, která popisuje pohyb elektronu pohybujícího se blízko rychlosti světla.
„Stejně jako rovnice x^2 = 4 může mít dvě možná řešení (x = 2 nebo x = −2), tak Diracova rovnice může mít dvě řešení, jedno pro elektron s kladnou energií a jedno pro elektron se zápornou energií., “podle historie antihmoty Evropské organizace pro jaderný výzkum (CERN).
Dirac si uvědomil, že záporně nabitý elektron by měl mít opačného partnera s kladným nábojem. Tyto kladné elektrony neboli pozitrony objevil o několik let později fyzik Carl Anderson z Kalifornského technologického institutu, který studoval vysoce energetické kosmické záření z vesmíru, které dopadá na zemskou atmosféru a vytváří spršku dalších částic. Anderson byl ve svém detektoru částic svědkem něčeho se stejnou hmotností jako elektron, ale s kladným nábojem.
Dirac byl za svůj objev oceněn v roce 1933 Nobelovou cenou za fyziku; Andersonův výzkum mu cenu vynesl v roce 1936. Ve své děkovné řeči Dirac spekuloval, že se Země možná jen náhodou skládala z hmoty, ale že by ve vesmíru mohly být hvězdy vyrobené z antihmoty.
Ale když astronomové trénují své teleskopy do vesmíru, nevidí antihmotové hvězdy ani žádné velké kapsy antihmoty nikde ve vesmíru. Důvod tohoto nedostatku a skutečnost, že se vesmír zdá být složen výhradně z částic, a nikoli z antičástic, byl v článku z roku 2012 v New Journal of Physics nazván „jednou z největších záhad fyziky“.
Trvalá záhada
V roce 2018 byli vědci ještě více zmateni, když provedli dosud nejpřesnější měření antihmoty a zjistili, že antihmota a hmota se chovají téměř identicky. Zjištění naznačuje, že částice a jejich protiklady měly být na počátku vesmíru vytvořeny ve stejném počtu; pokud je to však pravda, skutečnost, že hmota převažuje nad antihmotou, je stále obtížnější sladit.
Výzkumníci usilovně hledají faktor, který vysvětluje dominanci hmoty nad antihmotou v našem kosmu. Výpočty naznačují, že těsně po velkém třesku, kdy se částice a antičástice navzájem anihilovaly, došlo k mírné nerovnováze v jejich počtu. Méně než jedna z miliardy obyčejných částic přežila boj zblízka a pokračovala ve formování veškeré hmoty kolem nás dnes. Ale proč?
Vědci po celém světě pracují na určení, zda neutrino funguje jako jeho vlastní antičástice, což by umožnilo malé části neutrin přechod z antihmoty do hmoty při vzniku vesmíru. V tomto scénáři by tehdy existovala mírná nerovnováha hmoty.
Antihmota byla vytvořena a udržována v malých množstvích v laboratořích částicové fyziky. Některé výzkumné týmy zašly tak daleko, že vytvořily antiprotony a vozí je v dodávce, aby je fyzici v CERNu mohli dopravit do nedalekého zařízení.
Čtenáři knihy Dana Browna „Angels and Demons“(Pocket Books, 2000) – která (poplach spoileru) zahrnuje spiknutí s cílem vyhodit do povětří Vatikán pomocí antihmoty – by se takových experimentů mohli obávat. Ale nebojte se: Pokud by vědci z CERNu vzali všechnu antihmotu, kterou kdy vytvořili, a zničili ji s hmotou, měli by sotva dost energie na rozsvícení jediné elektrické žárovky na několik minut, podle webové stránky FAQ z laboratoře CERN.
