Antimaterija
Antimaterija
U samim počecima svemira, neposredno nakon velikog praska, kozmos je bio prepravljen česticama. Ipak, nisu sve čestice bile čestice materije. Uz svaku česticu dolazi antičestica iste mase i spina.
Sadašnji izgled svemira rezultat je toga što u njemu postoji nešto više materije od antimaterije. Razlika je mala, iako u početku svemira za svakih milijardu čestica antimaterije morala je postojati milijardu i jedna čestica materije. Sve što postoji u svemiru – galaksije, zvijezde, planeti, drveća, ljudi – svoje postojanje duguje blagom višku materije u odnosu na antimateriju.
Pitanje o postojanju antimaterije prvi puta je postavljeno 1928. kada je britanski fizičar Paul Dirac opisao ponašanje elektrona. Dirac je uz pomoć kvantne mehanike i relativnosti uspio doći do jednadžbi koje govore kako bi elektroni trebali djelovati s ostalim česticama. Njegove jednadžbe predviđaju kako za svaki elektron mora postojati odgovarajuća antičestica iste mae.
U 1932., američki fizičar Carl D. Anderson promatrao je put čestica uzrokovanih kozmičkim zrakama, za koje tvrdi da su „pozitivnog naboja, iste mase kao elektron“. Nakon godinu dana eksperimentiranja, Anderson je potvrdio postojanje anti-elektrona koje je nazvao pozitroni. Za svoje otkriće dobio je Nobelovu nagradu za fiziku 1936. godine.
Izvor: Science Blog, Why Making Neutral Antimatter is Such A Big Deal
Dvanaest godina nakon Andersonovog otkrića, fizičari su otkrili anti-proton i anti-neutron za vrijeme provođenja eksperimenta s Bevartonovim akceleratorom čestica na Sveučilištu California-Barkley. Ova otkrića vodila su do proizvodnje prvog anti-atoma 1968., da bi 1995. fizičari u Švicarskoj kreirali antivodik koji je postojao dovoljno dugo da bi znanstvenici mogli proučiti njegovo ponašanje.
Ti eksperimenti još uvijek nisu omogućili astronomima da objasne asimetriju materije i antimaterije. Drugi važni eksperimenti sa sudaračima čestica planiraju se obaviti u bliskoj budućnosti.
KAKO MATERIJA MOŽE BITI DOMINANTNA?
Jedna ideja govori nam kako su iskonske crne rupe, koje su formirane u ranom svemir, mogle ispariti i izobličiti prvotnu simetriju. Druga grupa fizičara vjeruje kako asimetrija leži u kategoriji čestica nazvanih leptoni, koja uključuje neutrine i muone.
Čini se kako su neutrini ponajbolji dokaz. Austrijski fizičar Wolfgang Pauli razvio je ideju o neutrinu 1930., kada je bio u potrazi za objašnjenjem procesa nazvanog beta raspad.
U beta raspadu neutron se raspad u proton i elektron plus još nešto što nazivamo – neutrino. Zbog toga što neutrino minimalno utječe na ostalu materiju, veoma ga je teško identificirati.
Bezbroj neutrina proizvedenih iz jezgre Sunca prolazi kroz nas svake sekunde. Mnogi fizičari vjeruju kako su teški neutrini postojali u ranom svemiru, te su vjerojatno s vremenom propali.
Bez obzira koji je razlog tako male zastupljenosti antimaterije u svemiru, ona zasigurno postoji. Male količine antimaterije dolazi s kozmičkim zračenjem i brzo ‘ispare’ prilikom interakcije s materijom.
Bilo gdje da se događaju visoko energetski sudari – antimaterija je zasigurno tamo. Moćna crna rupa u centru Mliječne staze proizvodi antimateriju koja u sudaru s običnom materijom izaziva nastanak gama zračenje.
Antičestice nastaju prilikom ekstremno visokih temperatura. Stoga ukoliko ikada budemo u mogućnosti putovati duboko u svemir, postoje velike opasnosti od antimaterije koja uništava materiju prilikom njihovog međusobnog sudara. Takva opasnost na našim kozmičkim putovanjima bila bi stvara i, za sada, uistinu nepredvidiva.
Izvori/dodatno čitanje:
Astronomy.com, Why does antimatter exist?, Astronomy Collector’s edition, 2007.
