Czechia












 Nejstaršímu pozemskému antiatomu bylo přes čtvrt hodiny
Odborný časopis Nature Physics zveřejnil výsledky série nedávných experimentů, při kterých jaderní fyzikové spolupracující v CERN na projektu ALPHA mnohonásobně prodloužili pozemskou existenci atomů antivodíku.

V polovině loňského listopadu proběhla médii vzrušující zpráva, že v CERN (Evropská organizace pro jaderný výzkum) se mezinárodnímu týmu jaderných fyziků spolupracujících v rámci projektu ALPHA (Antihydrogen Laser PHysics Apparatus) podařilo neutrální atomy antivodíku udržet v magnetické pasti po dobu necelých dvou desetin sekundy. (Podrobnosti o produkci antivodíkových atomů a fyzikálním principu magnetické pasti i video pod článkem.)


Přešlo pár měsíců a ALPHA hlásí nový rekord – v sérii loňských experimentů se podařilo 112 atomů antivodíku uvěznit na dobu od jedné pětiny sekundy až po 1 000 sekund, tedy 16 minut a 40 sekund. A to je pozoruhodné prodloužení existence neutrální formy antihmoty v našem hmotném světě. Nejmenší antiatomy, v nichž pozitron obíhá okolo jednoho antiprotonu „vyrábějí“ v CERN již devět let a fyzikové jejich produkci již považují za rutinu. S jejich záchytem a udržením je to ale o něco složitější a první stránka kroniky úspěšných pokusů byla napsána také u Ženevy v roce 2009. Za tři roky se vědcům podařilo na různě dlouhý okamžik před anihilací uchránit celkem 309 antiatomů. Jenže aby je mohli zkoumat a provádět s nimi experimenty, musí je „při životě“ udržet co nejdéle. A to není vůbec jednoduché. Aby se antiprotony svázaly s pozitrony a vytvořili neutrální antiatomy, musí být zpomaleny na dostatečně nízkou energii a zachyceny v extrémním vakuu v speciální magnetické pasti. Má tvar dutého válce s vnitřním průměrem 44,5 mm. V plášti několik vrstev podélného vinutí ze supravodivého materiálu tvoří oktupólový elektromagnet, jenž je chlazený tekutým héliem (obrázek). Při experimentech elektrický proud generuje v okolí vinutí silné magnetické pole, které směrem do středu válcové pasti prudce klesá z hodnoty 3 Tesla až na třetinu, na 1 Tesla. Na dně této potenciálové jámy se zachytí antiatomy s nejnižší energií. V podélném směru past z obou stran uzavírá dvojteslové pole dvou kruhových zrcadlových cívek (na obrázcích pod označením mirror coils). Jejich vzájemná vzdálenost je 27 cm.

Zvětšit obrázek
Upraveno podle G. B. Andresen et al.; Nature Physics 2011

 

Obrázek vpravo znázorňuje intenzitu magnetického pole v podélném řezu této magnetické pasti. Čím je barva žlutější a zářivější, tím je pole silnější (do 3 T). Tmavé odstíny představují slabší pole (okolo 1 T). Centrální temně červená oblast představuje hluboké potenciálové vězení pro podchlazené antivodíkové atomy. I když jsou navenek elektricky neutrální, na intenzivní vnější pole reagují díky slabému magnetickému momentu. Vědci jsou přesvědčeni, že tyto zachycené antiatomy se nacházejí v nejnižším, tedy základním energetickém stavu, kdy pozitron obíhá okolo antiprotonu na atomovém orbitalu 1s.

 
Atomy vodíku jsou v našem světě velmi stabilní a téměř všechny vznikly, když bylo vesmíru pouhých asi 380 tisíc let a jeho teplota klesla na 3 000 K. V antihmotném světě by antivodík měl mít stejnou kosmicky dlouhou životnost. Ale i jiné vlastnosti, jako například hmotnost nebo magnetický moment, by měly mít vodík i antivodík stejné. Protože v nejranějších stadiích vývoje vesmíru ne všechny fyzikální procesy probíhaly zcela symetricky (rozpad K0 mezonu), vzniklo o něco více částic hmoty než antihmoty. Díky tomu, že neměly svůj protipól, nezanikly anihilací a vytvořily všechny přímo i nepřímo pozorovatelné hmotné struktury. I když nevíme, co přesně se ukrývá pod pojmem neviditelná temná hmota, je nanejvýš pravděpodobné, že ani ona není antihmotná. I když by v takovém případě měla stejné gravitační účinky, jaké pozorujeme nyní, museli bychom registrovat nepřehlédnutelné důsledky její interakce s hmotou. Například elektron anihiluje s pozitronem za vzniku gama záření. Interakce proton – antiproton je složitější, asi třetina jejich celkové energie se transformuje do neutrin.

Zvětšit obrázek
Elektrický proud v speciálně navinutých cívkách ze supravodivého materiálu generuje silné oktupólové magnetické pole udržující některé atomy antivodíku v centru pasti. V podélném směru je vězní pole dvou kruhových cívek (mirror coils). Kredit: GRALLATOR

 

Sice jsme neobjevili žádné větší kosmické seskupení antihmoty, antičástice však nejsou ničím výjimečným, vznikají v mnoha energetických procesech nejen ve vesmíru, ale i přímo na Zemi. Jsou například mezi produkty radioaktivního rozpadu nebo srážek gama fotonů s částicemi běžné hmoty. Proč se tedy fyzikové snaží „vyrábět“ celé antiatomy a s velkým úsilím je udržet co nejdéle „naživu“? Vždyť v propočtu na gram je produkce antivodíku bezpochyby tou nejdražší materiálovou výrobou s extrémně nestabilním výsledkem. Cílem je studium vlastností antihmoty. Výzkumný tým experimentu ALPHA dokončuje novou magnetickou past, která by v příštím roce měla umožnit nejenom antiatomy udržet dostatečně dlouho, po dobu 10 až 30 minut, ale pomocí laseru a mikrovln něco o nich i zjistit. Zpočátku nepůjde o žádné dech vyrážející pokusy, spíše o testy platnosti základních předpokladů. Například jestli foton s konkrétní energií překlopí spin antiatomu, čím ho sice vysvobodí z magnetické pasti, ale zároveň vrhne do náruče hmoty, s níž anihiluje a stane se tak soustem pro detektory.


Podrobný výzkum antihmoty nebude jednoduchý. Jeho úkolem je potvrdit, nebo zpochybnit domněnku, že elektromagnetické a gravitační interakce jsou v antisvětě stejné, jaké známe z našeho světa a že antiatomy také dodržují CPT symetrii. Tedy že zrcadlový antivesmír by byl tomu našemu velmi podobný. (Víc v článcích V. Wagnera Bude padat kámen z antihmoty na Zemi jinak než kámen z hmoty? a Andělé a démoni aneb jak se v laboratoři CERN opravdu vyrábí antihmota.) Kdyby se tyto předpoklady nepotvrdily, máme problém a budeme muset svůj pohled na podstatu světa pozměnit. Nebylo by to sice jednoduché, ale motivující. A jak by asi poznamenal Richard Feynman, je lépe žít s pocitem, že něco nevíme nebo tomu nerozumíme, než si za každou cenu vytvářet mylné představy a žít v sebeklamu.


Odkaz na volně dostupný článek v Nature Physics


Video - fyzik Joel Fajans z Kalifornské university v Berkeley, člen týmu ALPHA komentuje princip pasti pro atomy antivodíku:



 

Zdroj: UC Berkeley News


Autor: Dagmar Gregorová
Datum:07.06.2011 v 15:02

Vytisknout článek               Poslat článek emailem

Související články:

Andělé a démoni aneb jak se v laboratoři CERN opravdu vyrábí antihmota     Autor: Vladimír Wagner

Jak zachytit neutrální atomy antihmoty     Autor: Dagmar Gregorová

Jak sdělit mimozemské civilizaci, která ruka je levá a že nejsme z antihmoty     Autor: Vladimír Wagner


Diskuze:

Biele noci Atom klubu - Gallo Igor
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 163 Kč
cena: 140 Kč
Biele noci Atom klubu
Gallo Igor
Oto Otépka
sponzor








Vypsat celou diskuzi
Zpět

od:Petr Valonis

Re: kvartonová teorie

Obávám se. pane Kociáne, že jste zcela nepochopil situaci elektronu před dvojštěrbinou. Trajektorie elektronu za dvojštěrbinou je plně závislá na tom, zda-li je i druhá štěrbina otevřená, nebo zakrytá, nebo zda vůbec existuje. QED předpokládá, že ten elektron to ví! Jenže o co QED opírá tento neseriózní předpoklad?! To je ten klíčový zádrhel QED! V 1. příspěvku jsem uvedl vztah mezi poloměrem elektronu a obecně známou vzdáleností atomů v mřížce mědi (Pokus byl prováděn právě na destičce mědi jejíž mezery mezi atomy v povrchové mřížce posloužily jako štěrbiny) Představte si, že vy máte rozměr (výšku) asi 2 metry a nacházíte se před jednou ze dvou štěrbinou a máte poznat v jakém stavu se nachází druhá štěrbina, která je ve vzdálenosti asi 2000 km od vás. QED předpokládá, že to budete vědět :-)).
Logické řešení KMV vychází z předpokladu, že každá elementární částice je tvořena organickou symbiózou submikroskopického agens (vakant) a jím generovaného makroskopického hmotového pole. Teď už je situace diametrálně jiná.Submikroskopický vakant elektronu projde jednou ze štěrbin a jeho makroskopické hm. pole prochází bez problému oběma štěrbinami!! Hmotové pole elektronu za štěrbinami má teď dva synchronní excitační zdroje (na těch štěrbinách) a jimi generovaná dvě hm. pole jsouce ve fázi spolu za mřížkou interferují. Úplně stejně jako ty Fresnelovy světelné fotony. Není třeba vymýšlet jiný matematický aparát!!! Podle de Broglieho představy: vlna-pilot, "vedou" spoluinterferující svazky hmotového pole elektronu svého vakanta po dráze vytvořených maxim na příslušné místo na displeji. Podobně se chovají i Fresnelovy fotony. Toť vše. Opakuji: QED není schopna kauzálně vysvětlit jak ten elektron pozná stav a existenci 2. štěrbiny. Tady nepomůže žádný sebesofistikovanější matematický aparát!
Jen tak na okraj: experiment na dvojštěrbině je naprosto nezávislý na existenci gravitačního i elektrického pole.


Zobrazení reakcí:

od:Marcel Koníček

Velikost elektronu

Podle mých znalostí je elektron srovnatelně velký s vzdáleností štěrbin, tedy, lépe řečeno, když bereme elektron jako vlnu. Protože ta není místně určená, tak ta vlastně rpochází oběma štěrbinami najednou.

Já vím, že to je taková poněkud laická představa: "když se na něj nedíváme, je to vlna, když ano, je to částice, ale doopravdy to je obojí najednou", ale jenom si tak říkám, jestli to doopravdy není tímhle... Tadyto by měl zodpovědět někdo, kdo více rozumí QED a tomu vašemu příspěvku nahoře...


od:Karel Š

Když připojíte mixér do elektrické sítě a začnete mixovat, je to proto že elektronům někdo oznámil že jste přišel s mixérem? Ne, je to proto že připojením mixéru k síti jste ovlivnil vlastnosti elektrické sítě a příslušná poměrná část elektronů tedy putuje i přes váš mixér. Elektrony nepočítají jestli je pro ně výhodnější jít přes váš mixér nebo třeba přes fén sousedky, prostě procházejí všemi cestami které jsou k dispozici.
Stejně tak je tomu s dvojštěrbinou - otevření nebo uzavření štěrbiny ovlivňuje vlastnosti prostředí kterým se elektron pohybuje a ten podle toho přizpůsobuje svoji dráhu. QED s tím problém žádný nemá.


od:Vojtěch Kocián

Velikost elektronu

Na hmotnosti částice je závislý výsledek při použití QED a i v KMV se v tomto případě operuje s hmotovým. Proč to hmotové pole prochází pouze štěrbinami a ne pevnou hmotou, která mu normálně nevadí, KMV nevysvětluje (což je jedna z těch věcí, které mi nesedí). Což asi znamená, že i má úvaha z tohoto důvodu zcestná.

Jak psal pan Koníček, podle QED vlna elektronu opravdu musí mít srovnatelnou vlnovou délku se vzdáleností štěrbin, jinak se žádný interferenční obrazec neobjeví (což platí naprosto stejně i pro fotony), takže to vysvětlitelné je. Elektron je příliš lehká částice, než aby se podle principu neurčitosti dala určit jeho přesná poloha i rychlost. Když si to dosadíte pro elektron právě procházející dvojštěrbinou, tak Vám vyjde, že se s pravděpodobností 99% nachází někde v prostoru těch dvou štěrbin. Takže ano, opravdu je "tak velký". I elektron v atomu té mědi, která tvoří mřížku je "někde v obalu na svém orbitalu" a také nemůžeme určit, jestli z našeho pohledu vpravo nebo vlevo od jádra. Laicky řečeno, je tak velký, jako jeho orbital, což u valenčních elektronů znamená velikost celého atomu.


od:Martin Chabada

Pojmy ako castica, trajektoria su pojmami klasickej fyziky a na kvantovej urovni ich mozeme pouzivat len ako priblizny model.
Podla QED je elektron "rozptyleny" po celom vesmire (aj ked vo vacsine vesmiru je pravdepodobnost jeho vyskytu blizka nule) teda sa nachadza aj v jednej a aj v druhej strbine SUCASNE (v kazdej vsak s inou pravdepodobnostou).


od:Petr Valonis

Pro Martina Chabadu:

"Podla QED je elektron "rozptyleny" po celom vesmire (aj ked vo vacsine vesmiru je pravdepodobnost jeho vyskytu blizka nule) teda sa nachadza aj v jednej a aj v druhej strbine SUCASNE (v kazdej vsak s inou pravdepodobnostou)."
To je téměř pravdivé jen s malou doložkou: to co se rozprostírá po 'celém vesmíru' není celá částice, ale jen jedna její složka; její vnější excitované hmotové pole. To nejdůležitější každé částice, její genetické agens, podle KMV vakant,je submikroskopických rozměrů a uplatňuje se především při přímých interakcích elem. částic. Např: při konverzích nukleonů s leptony. V Sokratově modelu je to prezentováno jako "zrcadlové transmutace nukleonů s leptony" názornými zobrazeními fázových přechodů transmutací. A obecně: při jakýchkoliv transmutacích a rozpadech částic vstupují do interakcí jejich vakanty, nikoliv nějaké libovolně vzdálené excitace jejich hm. polí. Podívejte se na příslušné pasáže http://qarton.sweb.cz


Pro vstup do diskuse je třeba být přihlášen
Email: Heslo:
Nový účet nebo zaslání zapomenutého hesla je možno vyřídit zde