V roku 1995 sa vedcom v CERN-e prvýkrát podarilo pozorovať antiatóm a Quark o tejto udalosti informoval v septembri 1996. Prečítajte si pôvodný článok o prvom pozorovaní antivodíka spolu s hodnotením vývoja výskumu antihmoty až do súčasnosti.
V odborných časopisoch sa objavila správa o premiére antiatómu. Vedci v Európskom centre fyziky častíc (obrovský komplex fyzikálnych zariadení na hraniciach Francúzska a Švajčiarska, známy ako CERN, ktorého je aj Slovensko členom) pozorovali antivodík. Tento historický experiment uskutočnili na zariadení LEAR (Low Energy Antiproton Ring), v ktorom sa proti sebe pohybujú antiprotóny a antielektróny. Za istých cieľavedome pripravených okolností je výsledkom zrážky antiprotónu s antielektrónom práve antivodík. Vedci poznajú antihmotu už dávnejšie. V roku 1931 britský teoretický fyzik P. A. M. Dirac predpovedal existenciu antielektrónu (častejšie sa nazýva pozitrón), ktorý má namiesto záporného elektrického náboja kladný. O rok neskôr ho pozorovali v hmlovej komore. V roku 1954 v Berkeley (USA) na zariadení zvanom synchrotrón úspešne vyprodukovali antiprotón a antineutrón. Existencia antihmoty a jej vlastnosti sú zahalené tajomstvom. Ale aj to málo, čo o antihmote vieme, je fascinujúce. Každá normálna elementárna častica má svoj opak – antičasticu. Ak sa častica stretne so svojou antičasticou, obe zaniknú a premenia sa na čistú energiu (žiarenie). Možný je aj opačný proces. Energia sa skondenzuje – premení sa na časticu a jej antičasticu. Môžu antičastice vzájomným pospájaním sa vytvárať zložitejšie štruktúry? Môžu antiprotóny, antineutróny a pozitróny vytvoriť antiatóm? A čo antiatómy? Nemôžu vytvoriť antimolekuly, tie zase antibunky, z ktorých by vyrástol antistrom… na antiplanéte?
Vymyslieť zariadenie
Experiment s antivodíkom v CERN-e dal kladnú odpoveď na prvú otázku. Kým získame odpovede na ďalšie, treba vyrobený antivodík dôkladne preštudovať, vymyslieť a skonštruovať zložité zariadenie, ktoré by ho udržalo pri živote o niečo dlhšie, a to presne na mieste s pozorovacími detektormi. Vedci v CERN-e hovoria, že to potrvá niekoľko rokov. Americkí fyzici, ktorí úspešný pokus európskych kolegov chápu ako výzvu, tvrdia, že im na to budú stačiť dva roky. Uvidíme…
Predpovede sa napĺňajú pomalšie
Po prvom pozorovaní antivodíka boli vedci vo svojich predpovediach týkajúcich sa výskumu antihmoty optimistickí. Ako sa tieto ich predpovede naplnili, nám povedal časticový fyzik Ivan Melo z Elektrotechnickej fakulty Žilinskej univerzity. Antivodíkové atómy vyrobené v roku 1995 mali príliš vysokú energiu, aby sa dali študovať. CERN preto v roku 1999 spustil svoj prvý spomaľovač častíc (Antiproton Decelerator, AD), ktorý pomohol v roku 2002 vyrobiť antivodíkové atómy s nízkou energiou. Ďalšou veľkou výzvou bolo udržať elektricky neutrálne antiatómy v pasci (fľaša s vysokým vákuom, ktorá bráni kontaktu medzi antiatómami a atómami pomocou silného magnetického poľa) dostatočne dlhý čas, skôr než anihilujú. Postupovalo sa krok po kroku, až napokon v roku 2011 experiment ALPHA v CERN-e dokázal udržať antiatómy vodíka v pasci 16 minút, čo umožnilo rozbehnúť štúdium spektra antivodíka. Merania zatiaľ v súlade so štandardným modelom časticovej fyziky neukázali rozdiel medzi spektrami antivodíka a vodíka. Od roku 2018 funguje v CERN-e ďalší spomaľovač, ELENA. Jeho úlohou je v spolupráci s AD vyrobiť pomalé antivodíkové atómy v oveľa vyšších počtoch, čo zvýši presnosť meraní. Experimenty budú pokračovať v štúdiu spektra antivodíka a budú sa tiež skúmať jeho gravitačné vlastnosti. Experimenty sú veľmi náročné a už teraz je isté, že ani takmer 24 rokov od vyrobenia prvých atómov antivodíka nestačilo na zodpovedanie všetkých otázok o antihmote.
R, foto CERN
