Antymateria uchwycona!

Naukowcy z CERN (Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych) dopięli swego – udało im się

uzyskać przeciwieństwo tworzącej świat materii – antymaterii i zatrzymać ją na ułamek
sekundy.

Antymateria to fenomen znany fizykom od dziesięcioleci. Każda cząstka elementarna ma swój anty-
odpowiednik, który zasadniczo różni się od niej tym, że ma ładunek elektryczny o przeciwnym znaku.
Czyli antyproton jest cząstką o masie i innych własnościach protonu, ale o ujemnym ładunku, zaś
antyelektron (inaczej pozytron) ma masę elektronu, ale ładunek dodatni. Mówi się też, że cząstka i
anty-cząstka są swoimi lustrzanymi odbiciami.

Jednak cząstki i anty-cząstki nie żyją ze sobą w przyjaźni. Gdy cząstka antymaterii zetknie się ze
swoją bliźniaczą cząstką materii, to obie ulegają anihilacji, czyli znikają zamieniając się w fotony -
czystą energię. Ta własność antymaterii została wykorzystana przez autora powieści "Anioły i
demony", Dana Browna, który opisał ładunek wybuchowy, składający się z pojemnika z drobną
antymaterią, której siła anihilacji mogła zniszczyć Watykan.

Istnienie antymaterii i jej właściwości stanowią jedną z największych tajemnic wszechświata, której
zgłębieniu oddali się pracownicy europejskiego centrum CERN. Pomimo licznych protestów i
zwątpienia różnych środowisk w cel ich doświadczeń, nie poddali się i dokonali niemożliwego.

Właśnie z powodu wybuchowych konsekwencji zetknięcia materii z antymaterią nie jest możliwe
zaobserwowanie antycząstek trwale istniejących w przyrodzie. Pojawiają się one np. w procesie
rozpadu promieniotwórczego jąder atomów i można też wytwarzać je w laboratoriach. Ale niezależnie
od tego, jak powstały, cząstki antymaterii nie żyją długo - anihilują natychmiast po zetknięciu ze zwykłą
materią, a wraz z nimi w energię zamienia się taka sama liczba zwykłych cząstek.

Natomiast w procesie odwrotnym do anihilacji, nazywanym kreacją, czyli w trakcie zamiany energii w
materię, regułą jest tworzenie się takiej samej liczby cząstek i antycząstek. Fizycy są więc zgodni, że
w Wielkim Wybuchu musiało powstać tyle samo materii co antymaterii. I tu pojawia się zagadka. Skoro
antymaterii i materii było tyle samo, a po zetknięciu ze sobą te substancje anihilują, to nie powinien
istnieć żaden Wszechświat, bo cała materia znikłaby, zamieniając się w światło. Stało się jednak
inaczej.

Jedynym wytłumaczeniem jest koncepcja, że w gwałtownym i niestabilnym okresie pierwszych sekund
po Wielkim Wybuchu, powstałe w wyniku serii gigantycznych aktów kreacji cząstki i antycząstki,
zetknąwszy się ze sobą anihilowały, ale nie pozostała po nich tylko energia, ponieważ przed
ostateczną anihilacją materia z jakiegoś powodu zyskała przewagę liczebną nad antymaterią. Skutek
był taki, że anihilowała taka sama ilość materii i antymaterii, a "nadwyżka" materii pozostała.
Umożliwiło to powstanie materialnego świata: gwiazd, planet i życia na planetach. Krótko mówiąc:
nasza rzeczywistość powstała z resztek.

Choć stworzony w laboratorium atom antywodoru pojawił się tylko na ułamek sekundy i zniknął,
dokonanie to jest niewątpliwie ogromnym krokiem w fizyce. Pierwsze próby stworzenia antymaterii
przez człowieka sięgają 1995 roku. Jeśli kolejne eksperymenty również się powiodą, naukowcy będą
mogli wyprodukować większe ilości antymaterii, zbadać ją szczegółowo i dowiedzieć się jakie siły
oddziaływały na siebie u zarania kosmosu. Wyjaśni to ostatecznie jak powstało wszystko, co nas
otacza i co nas buduje.

Zgodnie z teorią, antymateria jest całkowitym przeciwieństwem materii. Oznacza to, że skoro atom
wodoru składa się z protonu i elektronu, atom antywodoru powinien budować antyproton i pozytron, a
ich aktywność powinna być przeciwstawna. Być może już niedługo fizykom uda się to potwierdzić w
praktyce.

Cząstka antymaterii jest niezwykle ulotna, ze względu na anihilację w zetknięciu z materią, badaczom
udało się ja utrzymać zaledwie na 0,1 sekundy. Konieczne będą prace nad stworzeniem silniejszego
pola magnetycznego wewnątrz ogromnej próżni, tak aby możliwie wydłużyć czas obserwacji
antymaterii i zabezpieczyć ją przed kontaktem z materią.

„Z przyczyn, które nie są dla nas jasne, natura wyeliminowała antymaterię. Tym bardziej fascynujący i
budujący jest fakt, że przy pomocy stworzonego ludzką ręką urządzenia, udało się stworzyć stabilne
cząsteczki.” Mówi Jeffrey Hangst z duńskiego uniwersytetu w Aarhus, współpracujący z naukowcami
w CERN. „Inspiruje nas to do wytężonej pracy nad poznaniem tajemnic antymaterii.”

Dotychczas pracownicy CERN opracowali dwie alternatywne metody tworzenia antymaterii, przy
pomocy urządzeń zwanych odpowiednio ALPHA oraz ASACUSA. Ich dopracowanie z pewnością
pozwoli na uzyskanie bardziej wydajnych reakcji i dłuższego utrzymania cząsteczek.

“Mając do wykorzystania dwie drogi działania, antymateria nie będzie długo ukrywać przed nami
swoich właściwości.” Cieszy się Yasunori Yamazaki z japońskiego centrum badawczego RIKEN.

PAP/wp.pl

2010-11-18 (11:21)