Znanstvenici najpoznatijeg instituta na svijetu CERN-a objavili su nedavno da su još jednom bezuspješno pokušali odgonetnuti jednu od najvećih enigmi suvremene fizike – zašto svemir u kojem živimo postoji kada su se prema svemu što znamo materija i antimaterija u njemu trebale međusobno poništiti.
Prema prihvaćenom standardnom modelu fizike u velikom prasku
trebala je nastati jednaka količina materije i antimaterije. No
one su se međusobno trebale poništiti osim ako se ne razlikuju po
nečemu što bi omogućilo da njihov razvoj bude asimetričan. Budući
da se to očito nije dogodilo, znanstvenici pretpostavljaju da bi
između materije i antimaterije morala postojati neka razlika zbog
koje je prva prevladala nad drugom koja je, kako se čini, gotovo
potpuno nestala iz našeg svemira.
Fizičari su do sada asimetriju pokušali pronaći u masi, u
električnom naboju i spinu čestica, međutim to im nije pošlo za
rukom. Prošle godine na eksperimentu ALPHA u CERN-u prvi put su
istražili atom antivodika uz pomoć svjetlosti, međutim ni u njemu
nisu uspjeli naći nikakve razlike u odnosu na atome vodika. Našli
su neku razliku u raspadu nekih vrsta mezona, ali to nije
dovoljno da bi se objasnila tolika razlika u dominaciji materije
nad antimaterijom.
Ipak, jedno ključno svojstvo elementarnih čestica ostalo je
neistraženo – magnetski moment antiprotona.
Stefan Ulmer i njegovi suradnici u okviru kolaboracije BASE stoga
su prije 10 godina odlučili uhvatiti se u koštac s vrlo
zahtjevnim mjerenjem magnetskog momenta. Prvo su morali razviti
način kojim će izravno mjeriti magnetski moment običnog protona.
Nakon što im je to pošlo za rukom 2014., u sljedećem koraku
krenuli su mjeriti moment antiprotona, što je bilo vrlo teško jer
se on poništi čim dođe u kontakt s materijom. Kako bi to izveli,
koristili su najhladniju i najdugovječniju antimateriju koja je
ikada stvorena. Nakon što su 2015. stvorili antimateriju, uspjeli
su je pohraniti u posebnom spremniku veličine i oblika kutije
Pringlesa. Ondje su je držali zarobljenu više od godinu dana uz
pomoć magnetskih i električnih polja. To im je omogućilo mjerenje
momenta antiprotona.
U tom eksperimentu, predstavljenom u prestižnom časopisu
Nature, tim BASE-a proveo je dosad najpreciznija mjerenja
magnetskog momenta antiprotona u kojima je istraženo kako ta
čestica antimaterije reagira na magnetske sile. Rezultat je
pokazao da on iznosi −2.7928473441 μN, što je potpuno isti iznos
kao kod protona, osim u negativnom predznaku.
“Sva naša promatranja utvrdila su potpunu simetriju
između materije i antimaterije kakve u svemiru ne bi smjelo
biti”, rekao je Christian Smorra, fizičar koji na CERN-u
radi na eksperimentu barionsko-antibarionske simetrije
(BASE).
“Negdje bi morala postojati asimetrija, međutim mi
jednostavno ne razumijemo u čemu je razlika”, dodao je.
Hrvatski fizičar Ivica Puljak, koji i sam sudjeluje u radu na
eksperimentima u CERN-u, kaže da je pitanje zašto se naš svemir
sastoji samo od materije, dok nam teorije govore da bi u njemu
trebala biti ista količina antimaterije, jedno od
najzanimljivijih znanstvenih pitanja današnjice. “Do
sada nismo uspjeli na njega odgovoriti, a ovaj novi rezultat kaže
da razlika u materiji i antimateriji nije u njihovim magnetskim
svojstvima”, tumači Puljak.
