Čistě teoreticky, Velký třesk měl vytvořit stejné množství hmoty a antihmoty. Jenomže všude okolo nás naprosto převažuje hmota. Nepoměr mezi hmotou a antihmotou v pozorovaném vesmíru, čili baryonová asymetrie, je velikou záhadou, jednou z největších a nejtrýznivějších v současné fyzice. Pokud ale někdo po antihmotě doopravdy touží, tak si ji naštěstí už může vyrobit v laboratoři, přinejmenším v její jednoduché podobě. V CERNu se už zjevně během dlouhé technické odstávky jejich vlajkové lodi LHC nudí, a tak nedávno pustili médiím zprávu právě o významném pokroku ve výrobě antihmoty.
Tým experimentu ASACUSA (Atomic Spectroscopy And Collisions Using Slow Antiprotons), jehož akronym připomíná ponejvíc nějaké nelítostné démony ze severu Japonska, vůbec poprvé vytvořil celý svazek atomů antivodíku. Dělali to tak, že míchali antielektrony, čili pozitrony s nízkoenergetickými antiprotony, které v CERNu vyrábí Antiproton Decelerator. Badatelé v časopisu Nature Communications oznamují věrohodnou detekci celkem 80 antivodíků, což na rozjezd technologie není zase tak úplně špatné.
Proč je tak důležité vyrábět antihmotu? Především, je to cool, hodně moc. Zkuste přátelům vyprávět, že jste v práci vyrobili antihmotu. Antihmotu lze ale využít i jinak, než ke zvýšení prestiže. Mimo jiné s ní můžete uskutečnit nesmírně zajímavé experimenty, které se dotýkají podstaty vesmíru, jako je hyperjemná spektroskopie antivodíku. Mainstreamová fyzika předpovídá, že by spektra vodíku a antivodíku měla být zcela identická. Pokud mezi nimi vědci s hyperjemnou spektroskopií objeví sebenepatrnější rozdíl, tak to bude buď chyba anebo poslední dobou tolik očekávaný průlom do nové fyziky. Vodík obsahuje jen dvě částice, takže jde o ten nejjednodušší atom, velmi důkladně zkoumaný po dlouhá desetiletí. Srovnání spekter vodíku a antivodíku v dnešní době představuje jednu z nejlepších příležitostí k testování stále záhadami obklopené symetrie mezi hmotou a antihmotou. A k tomu je potřeba spousta antivodíku.
Není tajemstvím, že když se setká hmota s antihmotou, tak se navzájem anihilují. Ano, doma to raději nezkoušejte. Když fyzici vyrábějí antiatomy, tak je hlavně musejí udržet stranu od běžných atomů. Přitom využívají magnetických vlastností antivodíku, které jsou vlastně srovnatelné s vodíkem. Lapají antivodík ve velice silných magnetických polích a obvykle se ho v nich snaží udržet tak dlouho, aby mohli antihmotu studovat. Aby to ale nebylo moc jednoduché, tak silná magnetická pole rozrušují spektroskopické charakteristiky atomů i antiatomů.
Šéf týmu ASACUSA, Yasunori Yamazaki z japonského RIKEN a jeho spolupracovníci proto vyvinuli novou technologii studia antivodíku mimo silná magnetická pole. Byla to prý doopravdová výzva, protože atomy antivodíku nenesou žádný náboj, který by bylo možné při přesunu využít. Vědci to nicméně dokázali, uvařili nějaký antivodík a teď už pracují na ještě výkonnější technologii přípravy antivodíku pro hyperjemnou spektroskopii (in-flight hyperfine spectroscopy). Chystají se vyladit intenzitu a kinetickou energii vytvořených svazků atomů antivodíku a lépe porozumět jejich kvantovému stavu.
Nelze přehlédnout, že experimenty s antihmotou v posledních letech v CERNu nabírají obrátky. Na experimentu ALPHA v roce 2011 polapili 309 atomů antivodíku na 1 000 sekund a v roce 2012 pozorovali hyperjemné přechody polapených antiatomů. V roce 2013 zase na experimentu ATRAP poprvé přímo změřili magnetický moment antiprotonu. V CERNu před pár lety plánovali, že až zdejší výroba antihmoty bude plně funkční, tak v ideálním případě vyrobí deset milionů atomů antivodíku za minutu. Tímto tempem budou mít gram antivodíku za nějakých 100 miliard let.
Literatura
CERN News 21. 1. 2014, Nature Communications 5: 3089, Wikipedia (Antihydrogen, Antiproton Decelerator)
Diskuze:
