Vůbec nejtěžší shluky antihmoty vytvořené v atomovém drtiči

Fyzici vytvořili nejtěžší shluky částic antihmoty, jaké kdy byly spatřeny. Tato podivná látka známá jako antihyperhydrogen-4 by nám mohla pomoci vyřešit některé z nejzáhadnějších fyzikálních záhad.

Antihmota je v podstatě jen běžná hmota, která má opačný náboj. To je vše. Takto to nezní moc vzrušující, ale z tohoto jednoduchého rozdílu plynou obrovské důsledky: hlavně, kdykoli se hmota a antihmota setkají, navzájem se zničí v výbuchu energie. Kdybychom to dokázali využít, mohli bychom vyrobit nejúčinnější motory vesmírných lodí vůbec – nebo ty nejničivější zbraně. S vědomím lidstva máme peníze na to druhé.

Každopádně každá částice má antičástici a ty by měly být schopny seskupovat se do větších antiatomů známých prvků – vznikl antivodík a antihelium, ale teoreticky by měla existovat celá antiperiodická tabulka.

Nyní vědci vyrobili dosud nejtěžší jádro antihmoty, látku známou jako antihyperhydrogen-4. Skládá se z antiprotonu, dvou antineutronů a antihyperonu. Zatímco protony a neutrony jsou dobře známé, hyperony jsou méně známé, ale jsou v podstatě o něco těžší verzí neutronu.

Tato antinuklea byla vyrobena v Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), urychlovači částic, který obnovuje podmínky raného vesmíru. Zde se těžké prvky rozbíjejí a vytvářejí spršky nových částic, včetně některých částic antihmoty. Ve velmi vzácných případech se některé z těchto částic antihmoty setkají a vytvoří složitější antinuklea. Ve skutečnosti bylo mezi miliardami částic vyrobených při těchto srážkách s jistotou detekováno pouze 16 jader antihyperhydrogen-4.

„Je to jen náhoda, že se tyto čtyři základní částice vynoří ze srážek RHIC dostatečně blízko u sebe, aby se mohly spojit a vytvořit toto antihypernukleus,“ řekl Lijuan Ruan, spolumluvčí projektu.

Joe Rubino a Jen Abramowitz/Brookhaven National Laboratory

Odhalit je není snadné – tato jádra antihyperhydrogen-4 se rozpadají asi za jednu desetinu nanosekundy. Místo toho přístroje detekují částice, na které se rozpadají, sledují jejich cesty zpět, aby zjistily, zda strávily krátkou dobu „spolu“ v jádře a urazily určitou vzdálenost po srážce původních těžkých atomů.

Z jejich detekcí byl tým schopen porovnat životnost antihyperhydrogen-4 s životností hyperhydrogen-4 a zjistil, že se zdají být stejné. To se očekávalo, protože hmota a antihmota stejných prvků by se měly lišit pouze svým nábojem – ale existuje šance, že existují i ​​jiné rozdíly, které by naznačovaly fyziku nad rámec standardního modelu.

Lepší pochopení antihmoty by nám mohlo pomoci odpovědět na jeden z nejzávažnějších problémů fyziky: proč jsme tady? Naše nejlepší modely naznačují, že hmota a antihmota měly být vytvořeny ve stejném množství během Velkého třesku, ale pokud by tomu tak bylo, neustálé anihilační události by už v podstatě měly nechat vesmír prázdný.

Protože se to zjevně nestalo, musela existovat drobná nerovnováha, která vytvořila více hmoty než antihmoty, a studium rozdílů mezi nimi by nám mohlo pomoci najít co. Dalšími kroky výzkumu je kontrola rozdílů v hmotnostech těchto částic a antičástic.

Studie byla publikována v časopise Příroda.

Zdroje: Brookhaven National Laboratory, The Conversation