Znanstvenici su došli do ključnog otkrića o antimateriji - misterioznoj tvari koje je bilo u izobilju u prvim trenucima nastanka svemira. Naime, nakon Velikog praska nastala je jednaka količina materije i antimaterije. No onda se situacija nekim čudom promijenila. Materija je postala dominantna, a njena suprotnost je praktički nestala s lica svemira.
Najnovije istraživanje je otkrilo da obje "tvari" reagiraju na gravitaciju na isti način, odnosno da atomi antimaterije padaju prema dolje (gravitacijska sila ih privlači). Što je dobro, jer da smo ustanovili da se antimaterija zbog gravitacije uzdiže, imali bismo velik problem. Tako nešto bi uzdrmalo sva naša dosadašnja saznanja o fizici, piše BBC.
Što je antimaterija?
Svemir je izgrađen od materije koju čine čestice poput protona i elektrona. Antimateriju s druge strane čine antičestice, recimo antiprotoni i antielektroni. Za svaku česticu materije postoji antičestica koja joj je po svemu jednaka, osim po naboju ili po spinu.
Antičestice mogu graditi antiatome, a oni antitvar. Antitvar bi teoretski mogla stvoriti čitave antisvjetove ili antiplanete, ali za sada nema dokaza da tako nešto postoji. Antimaterija jako burno reagira na materiju - poništi se i nestane; te ju je stoga komplicirano istraživati.
Materija i antimaterija su se trebale tijekom Velikog praska spojiti i međusobno poništiti, ne ostavljajući ništa osim svjetlosti, a zašto se to nije dogodilo je jedan od velikih misterija fizike.
Nekako je, na sreću po nas, u tim prvim trenucima stvaranja materija nadvladala antimateriju, a otkrivanje reakcije antimaterije na gravitaciju mogla bi biti ključna informacija koja bi pomogla pomoći pri objašnjenju zašto se to tako dogodilo.
Jednostavno objašnjenje zanimljivog eksperimenta
"Ne razumijemo kako je u našem svemiru materija postala dominanta, i to je ono što motivira naše eksperimente", rekla je fizičarka Danielle Hodgkinson iz CERN-a u Švicarskoj. Većina antimaterije u svemiru postoji tijekom jako kratkog perioda, djelića sekunde.
Stoga su znanstvenici u CERN-u, kako bi proveli eksperiment, morali stvoriti stabilniju i dugotrajniju antimateriju. Kako su to uspjeli? Najjednostavniji atom u svemiru je onaj vodika. Atom vodika sastoji se od pozitivno nabijenog protona i negativno nabijenog elektrona koji kruži oko njega.
Kod antimaterije, električni naboji su obrnuti. Uzmimo antivodik, anti verziju vodika. On u središtu ima negativno nabijen proton (antiproton) i pozitivnu verziju elektrona (pozitron). Antičestice u akceleratorima u CERN-u nastaju nakon međusobnog sudaranja čestica, a stižu u laboratorij putem cijevi brzinama koje su bliske brzini svjetlosti.
Kako bi ih stručnjaci mogli kontrolirati, moraju ih usporiti pa ih stoga šalju da "trče u krug"; što ih polako usporava. Znanstvenici zatim stavljaju antiprotone i pozitrone u divovski magnet, gdje se miješaju i formiraju tisuće atoma antivodika.
Kako taj antivodik opstaje s obzirom na to da antimaterija ne može preživjeti kontakt s našim svijetom? On se nalazi zarobljen u polju koje stvara magnet i zapravo ne dolazi u doticaj s materijom. Da antivodik dotakne stijenku cijevi ili spremnika, trenutačno bi anihilirao.
Potvrđeno da je Einstein bio u pravu
Kada su stručnjaci isključili polje, atomi antivodika su se oslobodili, a senzori su zatim pokazali jesu li oni pali gore ili dolje. Neki teoretičari su predviđali da bi antimaterija mogla pasti prema gore, odnosno uzdići, iako je većina, poput Alberta Einsteina, vjerovala da bi se u tom smislu trebala ponašati baš kao i materija.
Stručnjaci u CERN-u su sada potvrdili da je Einstein bio u pravu. No to što antimaterija ne pada "prema gore" ne znači da pada točno istom brzinom kao i materija. Znanstvenici sada pripremaju sljedeći eksperiment kako bi utvrdili postoji li mala razlika u brzini pada antimaterije.
Ako postoji, to bi moglo odgovoriti na jedno od najvećih pitanja u znanosti - kako je svemir nastao. Istraživanje naziva Observation of the effect of gravity on the motion of antimatter objavljeno je u časopisu Nature.