Cíl transportu antihmoty, zařízení ISOLDE. Kredit: Julien Marius Ordan/CERN.

Antihmota je téměř nepolapitelná. Vědci se ale postupně naučili tuto divokou formu hmotu zvládat. Už jsou si tak jistí, že chtějí antihmotu využít jako nástroj pro výzkum v dalších experimentech. V těchto týdnech se v evropském CERNu rozbíhá pozoruhodný projekt výzkumu zvláštního chování radioaktivních atomových jader, který právě vyžaduje trochu antihmoty.

Alexandre Obertelli. Kredit: Technische Universität Darmstadt.

Projekt nese sexy název PUMA (anti-Proton Unstable Matter Annihilation) a jeho šéfem je fyzik Alexandre Obertelli z německé Technické univerzity v Darmstadtu. Cílem projektu PUMA je proniknout hlouběji do základních procesů uvnitř atomového jádra, a také pomoci astrofyzikům pochopit extrémní prostředí vnitřku neutronových hvězd, kde se zřejmě nachází nejhustší hmota ve vesmíru.

V CERNu už mají docela zavedenou továrnu na antiprotony, čili jednoduchou formu antihmoty. Srážejí tam paprsky urychlených protonů s kovovým terčem, a vzniklé antiprotony pak šikovně zpomalí natolik, že mohou být použity v dalších experimentech. Obertelli a jeho kolegové použijí magnetická a elektrická pole, aby s jejich pomocí ve vakuu polapili oblak antiprotonů. Pak vezmou past s uvězněnými antiprotony a naloží ji do dodávky.

Experiment s antiprotony. Kredit: Nature.

S dodávkou a extrémním nákladem ujedou pár set metrů k jinému experimentu, který nese jméno ISOLDE (Isotope mass Separator On-Line facility). Toto zařízení produkuje rozmanitá radioaktivní atomová jádra, včetně těch velice nestabilních. V experimentu PUMA figurují tak nestabilní atomová jádra, že se rozpadnou dřív, než by bylo možné je někam dopravit. Když nemůže Mohamed k hoře, tak musí hora k Mohamedovi. Podle teoretického jaderného fyzika Charlese Horowitze z Indianské univerzity v Bloomingtonu je totální sci-fi převážet antihmotu v dodávce. A má pravdu, je to nářez.

Halo v izotopu lithia-11. Kredit: Nature.

Proč antihmota? Antiprotony velice rády anihilují s běžnou hmotou, jak s protony, tak i s neutrony. Pro fyziky představují unikátní nástroj ke studiu neobvyklých poměrů v nestabilních radioaktivních atomových jádrech. V takových atomových jádrech je totiž nepoměr protonů a neutronů. Tento nepoměr může vést k exotickému chování, například k vytvoření rozšířeného hala (extended halo nebo též surface skin), v němž se vyskytují samotné neutrony. Tak to funguje ve vzácném izotopu lithia-11 a podobně asi i v nitru neutronových hvězd. Anihilace s antiprotony probíhají velice rychle, takže se uskuteční ještě před rozpadem nestabilního jádra. A mohou tím pádem poskytnout fyzikům zajímavé informace.

Obertelli a spol. věří, že se jim povede pochytat miliardu antiprotonů. To je mnohokrát více, než se zatím kdy podařilo. A taky je chtějí udržet v použitelném stavu a pohromadě celé týdny, což se rovněž ještě nikomu nepovedlo. Budou je muset přechovávat v podmínkách kosmického prostoru, tedy ve vakuu a asi 4 stupně nad absolutní nulou. Podle specialistky na antihmotu Chloé Malbrunot to je pořádná výzva. Ale prý je to zvládnutelné. Držme jim palce.

Video:  Welcome to ISOLDE


Literatura
Nature News 20. 2. 2018.