Svet a antisvet vyzerajú rovnako, len sa v nich veci volajú inak

Autor je teoretický fyzik, momentálne pôsobí na výskumnom inštitúte v Dubline

Keď Paul Dirac, jeden z najvýznamnejších fyzikov minulého storočia, skúmal riešenia rovnice, ktorá dnes nesie jeho meno, objavil niečo fascinujúce. K základným časticiam by mali existovať ich „zrkladlové“ kópie: vyzerajú rovnako, vážia rovnako, no majú presne opačný elektrický náboj.

Bežne ich označujeme predponou anti, napríklad antiprotón, teda až na jednu výnimku – pozitrón, ktorou označujeme antičasticu k elektrónu.

Kým bežná hmota sa nachádza všade okolo nás, antihmota je vzácna, produkuje sa napríklad v časticových urýchľovačoch.

Častice a antičastice

Rovnaké elektrické náboje sa odpudzujú, rozdielne sa zas priťahujú. Ak by sa naraz preklopili všetky náboje vo svete, prekvapivo by sme si to ani nevšimli. Z dvoch kladných častíc by sa stali dve záporné: stále by sa odpudzovali, len z páru kladnej a zápornej častice by sa stal pár zápornej a kladnej.

Svet a antisvet vyzerajú rovnako, len sa v nich veci volajú inak. Častice a antičastice sa správajú rovnako, no pohroma nastáva, ak sa stretnú: elektrón a pozitrón anihilujú a ich hmotnosť sa zmení na energiu vo forme svetla. Získaná energia je asi tisíckrát väčšia ako pri jadrových reakciách (s rovnakou hmotnosťou). Čiže napríklad anihilovanie jedného kila hmoty a antihmoty zodpovedá 43 megatonám TNT, čo je zhruba ako 30-tonová najväčšia jadrová bomba Tsar.

Laserom uväznili antivodík

Antihmotu síce nie je ťažké vyrobiť, no odizolovať ju od normálnej hmoty už ťažké je. A práve to sa podarilo tímu vedcov s názvom Alpha v CERN-e. Pomocou laserov uväznili antivodík a skúmali jeho vlastnosti. Presnejšie, skúmali jeho emisné spektrum, teda niečo ako čiarové kódy, ktoré ho opisujú. Zistili, že sa správa úplne rovnako ako bežný vodík. V priebehu najbližších dvoch rokov plánujú svoje výsledky ešte spresniť.

Otvorené otázky

Spoznať antihmotu chceme čo najlepšie, spájajú sa s ňou rôzne otvorené otázky vo fyzike. Napríklad svet a antisvet nevyzerajú úplne rovnako. V našom svete sú neutrína – elementárne a takmer neinteragujúce častice – ľavotočivé. Antineutrína sú zas iba pravotočivé. Vyzerá to teda tak, že svet sa správa ako antisvet, až keď zrkadlovo vymeníme aj strany, ľavú za pravú. No ukazuje sa, že dokonca ani takáto symetria nie je dokonalá.

Čo vytvára medzi svetom a antisvetom rozdiely, je kľúčová otázka. Ak by pri veľkom tresku vzniklo rovnako veľa hmoty a antihmoty, navzájom by sa anihilovali a vesmír by ostal bez hmoty, plný iba svetla. Je to síce oslnivá predstava, no našťastie nenaplnená. Hmoty vzniklo trochu viac ako antihmoty, výsledný rozdiel tvorí hmotu celého vesmíru, a nás stále zaujíma, čo ten rozdiel spôsobilo.

Dostupné z: doi:10.1038/nature21040