Fyzici převezou antihmotu v dodávce. Extrémně nestabilní antičástice zachytí do vakuové pasti

Ve švýcarském CERNu plánují transport antihmoty. Díky tomu budou vědci mnohem lépe schopní sledovat, jak vypadá reakce mezi hmotou a antihmotou.

Antihmota je notoricky nestabilní, při setkání s hmotou dochází k explozi. Vědci se ale naučili udržet ji pod kontrolou – a také se snaží využívat ji jako nástroj, který prospěje lidstvu.

Minulý měsíc začal projekt, v jehož rámci proběhne první transport této hmoty pomocí náklaďáku – následně bude využita pro výzkum dosud neznámých procesů, které probíhají v této výjimečné hmotě. Vědci se tímto způsobem pokusí pochopit, co se děje v nitru neutronových hvězd, které obsahují nejhustější formu hmoty ve vesmíru.

„Dlouho jsme antihmotu studovali jen pro ni samotnou, ale teď jsme ji ovládli natolik, že ji lidé mohou využívat k dalším účelům,“ uvedl pro Nature Alexandre Obertelli, fyzik z Technické university v Darmstadtu, který celý projekt vede. Projekt se jmenuje PUMA neboli antiProton Unstable Matter Annihilation a probíhá ve středisku CERN v Ženevě.

Profil

Co je CERN?

Evropská organizace pro jaderný výzkum je mezinárodní organizace se sídlem v Ženevě. Je známa též pod zkratkou CERN (z franc. Conseil Européen pour la recherche nucléaire).

Byla zřízena roku 1954. Cílem organizace je spolupráce evropských států v oblasti čistě vědeckého a základního výzkumu, jakož i výzkumu s ním do značné míry souvisejícího. Organizace se nezabývá činností pro vojenské účely, výsledky jejích experimentálních a teoretických prací se zveřejňují nebo jinak zpřístupňují veřejnosti. ČR se účastní její činnosti od roku 1993.

V CERNu umí vytvořit antiprotony, vzácné zrcadlové obrazy protonů, tím, že vystřelují protonový paprsek na kovový cíl, pak silně zpomalí vzniklé antiprotony, aby se daly využít v experimentech. Obertelli a jeho kolegové plánují, že antičástice zachytí do pasti tvořené vakuem a magnetickými a elektrickými poli; kdyby se totiž setkala s hmotou, došlo by k explozivní reakci.

Celou past pak naloží do dodávky a převezou ji – jen několik stovek metrů do nedalekého objektu experimentu jménem ISOLDE, který zase vytváří vzácná radioaktivní jádra, která jsou příliš nestabilní na to, aby se dala převážet. „Zní to úplně jako science fiction, řídit náklaďák, který veze antihmotu,“ prohlásil Charles Horowitz, teoretický jaderný fyzik z Indiana University Bloomington, který se na projektu podílí. „Vlastně je to ale skvělý nápad.“

CERN
Zdroj: Wikimedia Commons
Autor: Maximilien Brice (CERN)

Protože k anihilaci antiprotonů dochází tak snadno (při interakci s protony i neutrony), představují jedinečný způsob, jak studovat nezvyklé konfigurace radioaktivních jader, Zatímco normální atomová jádra mají protony a neutrony rovnoměrně, radioaktivní izotopy obsahují neutrony navíc. Tato nerovnováha může vést ke vzniku různých „exotických“ jevů, například ke vzniku jakýchsi obalů, které jsou bohatší na neutrony než protony.

Tím, že vědci budou sledovat, jak se liší anihilace antiprotonů s protony a neutrony, chtějí pochopit, jak tyto procesy probíhají a jaké to má důsledky. A protože tyto procesy probíhají tak rychle, budou se dát zachytit i jádra, která existují jen extrémně krátkou dobu. „Jde o test, který jsme zatím nebyli schopní na exotických jádrech provést,“ dodal Horowitz.

Obertelliho tým doufá, že vyrobí past, která udrží rekordní množství miliardy antiprotonů – to je přibližně stokrát více než doposud. Budou uložené při teplotách čtyři stupně nad absolutní nulou ve vakuu srovnatelném s hlubokým vesmírem. „Bude to rozhodně výzva, ale myslím si, že je to realizovatelné,“ popsala pro Nature Chloé Malbrunotová, fyzička specializovaná na antihmotu.

Vyvinout a otestovat tyto technologie bude trvat přibližně čtyři roky, experiment by se tedy mohl odehrát už roku 2022. Pokud bude úspěšný, vědci doufají, že by pak mohli antihmotu převážet i na větší vzdálenosti.