Svarbių postūmių pavyko pasiekti CERN branduolinių tyrimų laboratorijoje vykdomuose antimaterijos tyrimuose, skelbiama CERN pranešime spaudai. Vieno eksperimento metu panaudojus naują dalelių detektorių CUSP, mokslininkams pavyko sugauti ir gana ilgą laiką išsaugoti nemažą kiekį skriejančių antivandenilio atomų. Eksperimento rezultatai publikuojami žurnale „Physical Review Letters".
Antimedžiaga (kaip ir jos neapčiuopiamumas) išlieka viena didžiausių modernaus mokslo paslapčių. Medžiaga ir jos priešingybė – antimedžiaga - yra absoliučiai vienodos, išskyrus priešingą jų krūvį. Susidūrusios medžiaga ir antimedžiaga anihiliuoja.
Manoma, kad Didžiojo sprogimo metu susikūrusioje Visatoje medžiagos ir antimedžiagos buvo po lygiai. Regimasis mūsų pasaulis sudarytas iš medžiagos. O kur dingusi antimedžiaga? Kaip tik tai mokslininkai ir mėgina išsiaiškinti.
Taikydami vieną iš tyrimo metodų, fizikai pasirinko vieną geriausiai ištyrinėtų fizikinių sistemų – vandenilio atomą. Dar iš pirmųjų chemijos pamokų prisimename, kad tokį sudaro vienas protonas, vienas neutronas ir vienas elektronas. Mokslininkai mėgina patikrinti, ar vandenilio antiatomas (antivandenilis), kurį sudaro antiprotonas, antineutronas ir pozitronu vadinamas antielektronas, „elgiasi“ taip, kaip ir vandenilis.
Antivandenilio atomo modelis. Odec.ca iliustr.
Bene didžiausias iššūkis to siekiant – sukurti antivandenilio atomų. Tačiau to nepakanka: sukūrus antivandenilį, būtina jį patalpinti ten, kur pakankamai ilgą laiko tarpą jam nebūtų jokios galimybės kontaktuoti su medžiaga.
CUSP detektoriuje generuojamas specifinis magnetinių laukų derinys, kuriame mokslininkai mėgina sujungti antiprotonus su pozitronais ir tokiu būdu sukurti antivandenilio atomų. Įvykdžius šį uždavinį, sukurtieji antiatomai paleidžiami į vakuuminį koridorių, kur ir stebimos jų judėjimo ir kitos charakteristikos.
Taikant šį metodą, iki šiol yra pavykę išgauti tik keletą antivandenilio atomų. Tačiau pastarojo eksperimento tikslas buvo antiatomų sukurti kuo daugiau, kad, naudojant mikrobangas, būtų įmanoma detaliai ištyrinėti jų „elgesį“.
Minėtas tyrimo metodas vadinamas ASACUSA. Tai yra CERN Antiprotonų lėtintuve (angl. CERN's Antiproton Decelerator) atliekamų eksperimentinių tyrimų programa, skirta studijuoti antimedžiagos savybes. Pirminė ir tikroji ASACUSA programos paskirtis yra kiek kitokia – išgauti ir išnagrinėti egzotiškus atomus, vadinamus antiprotoniniu heliu (angl. antiprotonic helium).
Antiprotoninio helio atomo modelis. Wikimedia.org
Įprastas helis turi du aplink branduolį skriejančius elektronus. Antiprotoniniame helyje vienas iš elektronų pakeičiamas pozitronu. Tad apie branduolį skrieja vienas elektronas ir vienas pozitronas. Tokios specifinės sandaros atomo tyrimai leido mokslininkams labai tiksliai išmatuoti antiprotonų masę. Iš viso yra atlikti penki tokio pobūdžio eksperimentai.
Taigi ASACUSA papildo ALPHA eksperimentinę programą: iš esmės ASACUSA išgauna ALPHA programos tyrimo objektus – antivandenilio atomus.
CERN yra ir kitų tyrimų programų. ALPHA ir ATRAP programomis studijuojami antivandenilio atomai. Tebekuriama AEgIS programa bus orientuota į antimaterijos gravitacijos tyrimus. Dar viena eksperimentine programa, pavadinimu ACE, tyrinėjama, kiek efektyvūs gali būti antiprotonai gydant tam tikrų atmainų onkologinius susirgimus.
CERN yra vienintelė laboratorija pasaulyje, kurioje įrengta antiprotonų tyrimams skirta infrastruktūra. Beje, pirmieji devyni antivandenilio atomai CERN laboratorijoje buvo išgauti dar 1995 m. Po septynerių metų, 2002 m. ATHENA ir ATRAP eksperimentų metu pastebėta, kad įmanoma išgauti kur kas didesnius antivandenilio kiekius ir taip atverti galimybes išsamioms antivandenilio studijoms.
Priminsime, kad CERN yra Europos branduolinių tyrimų organizacija – pirmaujanti pasaulyje dalelių fizikos laboratorija. CERN būstinė įsteigta Ženevoje (Šveicarija). CERN narės yra Austrija, Belgija, Bulgarija, Čekija, Danija, Didžioji Britanija, Graikija, Ispanija, Italija, Lenkija, Norvegija, Olandija, Portugalija, Prancūzija, Slovakija, Suomija, Švedija, Šveicarija, Vengrija ir Vokietija. Stebėtojo statusas suteiktas Japonijai, JAV, Indijai, Izraeliui, Rusijai, Turkijai, taip pat Europos Komisijai ir UNESCO organizacijai.
Daugiau informacijos apie šį tyrimą ieškokite straipsnyje „Physical Review Letters Synthesis of Cold Antihydrogen in a Cusp Trap".
Saulius Žukauskas
