Jeśli są na świecie jakieś fundamentalne pytania, to z pewnością jest jedno z nich: dlaczego po Wielkim Wybuchu zostało cokolwiek, poza ogromną masą rozproszonej energii. Dlaczego jest choć odrobina materii, z której składają się galaktyki, gwiazdy, planety i my? Bo właściwie nie powinno tego wszystkiego być.
Każda cząstka należąca do materii ma swój odpowiednik w antymaterii - cząstkę o przeciwnym ładunku i części właściwości kwantowych. W doświadczeniach, które prowadzimy materia i antymateria powstają w równych ilościach. Jeśli się ze sobą zetkną, ulegają anihilacji - w uproszczeniu mówiąc cała ich masa zamienia się w energię. Jak potężna to siła niech świadczy fakt, że podczas wybuchu bomby atomowej w Hiroszimie w energię zamieniło się zaledwie pół grama materii (choć tam zaszedł inny proces, niezwiązany z antymaterią).
Gdzie jesteśmy anty-my?
Jeśli materia i antymateria powstają w równych ilościach, to co się stało na początku Wszechświata? Dlaczego nasz świat jest asymetryczny - mamy w nim całe mnóstwo materii i niemal wcale antymaterii? Gdyby na początku wszystkiego obie powstały w równych ilościach, to anihilowałyby całkowicie i we Wszechświecie nie byłoby materii. Oczywiście zastanawiano się nad tym, czy antymateria nie zgromadziła się gdzieś w odległych zakątkach Wszechświata i czy przypadkiem nie tworzy tam całych antygalaktyk, antygwiazd, antyplanet i anty... No, może nie zagalopowujmy się za daleko. Jednak obserwacje pierwotnego promieniowania kosmicznego wskazują, że daleko od nas też dominuje materia. Co więc się stało z naszą "antypołową"?
Wyjaśnień może być kilka. Pierwsze, to brak symetrii między materią a antymaterią. Być może wcale nie są do siebie tak podobne, jak nam się wydaje. Nieco odmienne właściwości tłumaczyłyby szybsze znikanie antymaterii. Drugim tłumaczeniem jest nierównowaga już na starcie. Być może w ogromie materii i antymaterii powstałych w chwili Wielkiego Wybuchu ta pierwsza miała małą, malutką przewagę. Cała reszta anihilowała, a ta przeważająca ilość to właśnie wszystko, co widzimy w kosmosie.
Strumień antywodoru
Na razie to wszystko pozostaje w sferze domysłów, ale niedawno naukowcy z CERN-u (Europejska Organizacja Badań Jądrowych) przeprowadzili badania, które mogą nas nieco przybliżyć do odpowiedzi na te pytania. Wyniki ich doświadczeń opublikowano 21 stycznia w czasopiśmie "Nature Communications" .Udało im się wytworzyć wiązkę atomów antywodoru. Osiągnęli to łącząc antyelektrony czyli pozytony z antyprotonami. Wodór to najlepiej poznany bo najprostszy z pierwiastków - jego atom składa się z zaledwie dwóch cząstek.
Aparatura do wytwarzania, łapania i przesyłania cząstek antywodoru. fot CERN fot CERN
Wcześniej już udawało się tworzyć pierwsze atomy antywodoru, jednak ich badanie było bardzo utrudnione. Wszystko dlatego, że przecież nie można dopuścić, by antywodór zetknął się z materią. Inaczej - anihilują. Dlatego wytworzoną antymaterię trzyma się w specjalnych pułapkach magnetycznych lub laserowych by nie miała kontaktu się z materią. To jednak sprawia, że ich badanie jest sporym wyzwaniem.
Strumień wytworzony w CERN został wystrzelony poza pułapkę na odległość 2,7 metra - dość, by przeprowadzić badanie tych rzadkich atomów. W ten sposób uda się poznać dokładniej właściwości antymaterii i sprawdzić, dlaczego jest jej tak mało.
Miłośników "Aniołów i demonów" Dana Browna uspokajamy - w tym doświadczeniu powstało około 80 antyatomów. To zdecydowanie za mało, by wysadzić Watykan czy choćby malutki kurnik.
