Atomy vodíku se pohybují dolů vlivem zemské gravitace. Nyní vědci poprvé prozkoumali pohyb atomů antivodíku v gravitačním poli Země – a získali jasný výsledek. Nejen hmota, ale i antihmota se přitahuje k Zemi. Ukazují to experimenty provedené mezinárodním týmem v evropském středisku pro výzkum částic CERN nedaleko Ženevy. Vědci produkovali atomy antivodíku a pozorovali jejich pohyb v gravitačním poli Země. Stejně jako atomy běžného vodíku se většina antivodíkových atomů pohybovala dolů vlivem zemské gravitace. Tým CERN v časopise ,,Nature“ píše, že odpudivý účinek antihmoty navrhovaný některými fyziky lze proto vyloučit.
Abyste mohli odpovědět na otázku, co to vlastně antihmota je, musíte se nejprve podívat na strukturu hmoty. Každá látka – ať už pevná, kapalná nebo plynná – se skládá z atomů. Ty zase obsahují těžké atomové jádro obklopené oblakem elektricky záporně nabitých elektronů. Atomové jádro zase obsahuje neutrony a protony – ty druhé jsou elektricky kladně nabité a zajišťují, že atomy jako celek jsou elektricky neutrální. Nejjednodušším prvkem je vodík, kde jeden elektron obíhá kolem jediného protonu.
Ale pro každou částici, ze které se skládá hmota, existuje protějšek, „antičástice“, která je úplně stejná jako částice – kromě jejích elektrických a magnetických vlastností, které jsou opačné. Pozitron, poprvé objevený v roce 1932, odpovídá elektronu s kladným nábojem, zatímco antiproton, objevený v roce 1955, odpovídá protonu se záporným nábojem. Je tedy zřejmé, že tyto antičástice mohou také tvořit „anti-atomy“ jako atomy z běžných částic. Pozitron, který obíhá kolem antiprotonu, je atom antivodíku.
Částice a antičástice se navzájem ničí
Podle teorie se částice a antičástice vytvořily ve stejném množství během velkého třesku. Ale pak by v dnešním vesmíru byla jen energie a žádná hmota. Protože když se hmota setká s antihmotou, dojde ke katastrofické reakci: částice a antičástice se navzájem zničí, přičemž se uvolní velké množství energie.
Proč tedy v kosmu vůbec existuje hmota – a kde je antihmota? Aby našli odpověď na tuto otázku, fyzici v CERNu například uměle vyrábějí antivodík, aby podrobně prozkoumali jeho vlastnosti. Vědci však dosud nebyli schopni najít rozdíl mezi vodíkem a antivodíkem. V současném experimentu tým zkoumal otázku, zda se antihmota přitahuje k zemské gravitaci stejným způsobem jako normální vodík.
Kde se v kosmu nachází antihmota?
„Einsteinova obecná teorie relativity předpovídá, že by to tak mělo být,“ vysvětluje člen týmu Jonathan Wurtele z Kalifornské univerzity. ,,Už existovaly nepřímé náznaky, že gravitace působí na antihmotu stejným způsobem jako na hmotu. Doposud se však přímo nepozorovalo, jak atomy antivodíku padají v gravitačním poli Země. Přesně toho nyní dosáhla Wurteleho skupina.“
Pomocí urychlovače částic tým vyrobil antiprotony. Radioaktivní rozpad uměle vytvořených atomů sodíku poskytl vědcům pozitrony. V magnetické pasti nakonec vědci vyrobili antivodík. Pomocí cílených změn magnetického pole pak fyzici kontrolovaně vystavili antiatomy zemské gravitaci. Asi 80 % antiatomů pak opustilo magnetickou past na dně a vlivem gravitace spadlo dolů. To přesně odpovídá očekávané hodnotě, pokud přitažlivost na antihmotu působí stejně jako na hmotu.
Týmu se podařilo vyloučit odpudivý vliv gravitace na antihmotu. Přesto vědci vidí svůj experiment pouze jako první krok. Technicky jsme nyní schopni řídit antivodík dostatečně přesně, abychom prozkoumali vliv gravitace, říká mluvčí Alfy Jeffrey Hangst. „Nyní chceme co nejpřesněji změřit, jak silně gravitace urychluje antiatomy.“ Možná tam přece jen stále existuje odchylka od normální hmoty – a tedy vysvětlení nedostatku antihmoty ve vesmíru.
Zdroj: spiegel, Vapol
