Fiziki razrešili eno največjih ugank (VIDEO)

Jeffrey Hangst (Foto: CERN/YOUTUBE zajem zaslona)

Zakaj je vse, kar vidimo v vesolju, narejeno iz snovi? To vprašanje znanstvenike muči že desetletja. Najnovejše odkritje bo morda pomagalo odgovoriti na to vprašanje.

Že več desetletij znanstveniki vedo, da je ob nastanku vesolja pred 14 milijardami let nastala enaka količina snovi (materije) kot protisnovi (antimaterije). Tako kot je snov sestavljena iz atomov, je iz njih sestavljena tudi protisnov, le da imajo atomski delci v protisnovi nasproten električni naboj kot v snovi. Tako ima protielektron (oziroma pozitron) pozitiven naboj, protiproton pa negativnega.

Znanstveniki vedo tudi, da se, če se srečajo atomski delci snovi in protisnovi, izničijo, pri čemer se sprosti energija v obliki gamažarkov. In tu se pojavi “veliko nerešeno vprašanje fizike“: če je ob nastanku vesolja, v tako imenovanem velikem poku, nastala enaka količina snovi in protisnovi, zakaj se nista medsebojno uničili v velikanski eksploziji – in ker se očitno nista, kje je vsa protisnov?

Do odgovora na to vprašanje bi znanstveniki lahko prišli, če bi vedeli, kako se protisnov vede. Tako je eno izmed podvprašanj, ki so si ga zastavili znanstveniki, kako se protisnov obnaša ob prisotnosti sile težnosti oziroma gravitacije, ene osnovnih sil v naravi. V katero smer se pod vplivom težnosti giblje?

Znanstveniki lahko v velikih atomskih pospeševalnikih “ustvarjajo” protisnov. Delci protisnovi namreč nastanejo ob trkih visoko pospešenih atomskih delcev, znanstveniki pa danes poznajo načine, kako jih ohraniti, še preden se izničijo ob stiku z navadno snovjo.

Zdaj vemo: težnost na snov in protisnov deluje enako

Zdaj so fiziki na to vprašanje dobili odgovor, poroča britanski časopis Independent. Nova študija, objavljena v reviji Nature pretekli teden, je pokazala, da antimaterija pod vplivom gravitacije pada navzdol – tako kot je velik del znanstvene skupnosti tudi pričakoval.

“Trenutno nimamo razlage o tem, kje je vsa protisnov v vesolju. Da bi našli rešitev za to uganko, testiramo njene elementarne delce, da bi ugotovili, ali lahko najdemo kakšno nedoslednost,” je dejal soavtor študije Robert Thompson z Univerze v Calgaryju v Kanadi.

V študiji so znanstveniki ocenjevali gravitacijske značilnosti antivodika – najpreprostejšega atoma v antimateriji, ki je “zrcalna slika” vodika.

Za običajno snov vemo, da jo gravitacija pospešuje proti težišču. Tako vsak predmet, ki ga spustimo nad Zemljino površino, prosto pada proti Zemlji oziroma njenemu središču, na tej poti pa pospešuje s konstantnim pospeškom približno 9,8 metra na kvadratno sekundo – to pomeni, da se vsako sekundo padanja njegova hitrost poveča za 9,8 metra na sekundo. Ta pospešek je matematična konstanta, znana kot gravitacijski pospešek, ki ga fiziki označujejo z “g”.

Zdaj so znanstveniki s poskusi v največjem evropskem fizikalnem laboratoriju Cern ugotovili, da tudi vodikov antiatom pod vplivom gravitacije pada navzdol z enakim pospeškom kot vsa “navadna” snov. V poskusu so fiziki ustvarili antimaterijo in ujeli atome antivodika v tako imenovano “magnetno steklenico”, jih iz nje spustili navzdol in pri tem merili, kako se obnašajo pri prostem padu.

“V fiziki nečesa zares ne veš, dokler tega ne opazuješ,” pravi tiskovni predstavnik projekta Alpha v Cernu Jeffrey Hangst. “To je prvi neposredni poskus, ki dejansko opazuje gravitacijski učinek na gibanje antimaterije. To je mejnik v preučevanju antimaterije, ki nas še vedno zmede zaradi svoje očitne odsotnosti v vesolju.” Kako je razložil poskus, si poglejte v spodnjem videoposnetku.

Vsaj eden od odgovorov na “veliko nerešeno vprašanje fizike” ne velja

“Vemo, da je problem v kvantni mehaniki in gravitaciji,” pravi Timothy Friesen, drugi avtor študije. “Ne vemo pa, kaj je ta problem. Bilo je veliko špekulacij, kaj se zgodi, če spustite antimaterijo v prosti pad. Doslej tega še niso testirali, ker je protisnov tako težko proizvesti, gravitacija pa je zelo šibka sila,” je dejal.

Seveda študija še ne bo odgovorila na zgoraj omenjeno temeljno vprašanje, zakaj je vse, kar lahko vidimo v vesolju, narejeno iz snovi. Je pa prvi korak pri natančnih meritvah gravitacijskih lastnosti antimaterije.

Je pa poskus pokazal, da vsaj en odgovor, za katerega so znanstveniki menili, da bi lahko razložil, zakaj vidimo več materije kot antimaterije, zelo verjetno ne velja. Ena od hipotez namreč razlaga, da se snov in protisnov pod vplivom težnosti, ki jo povzročata s svojo prisotnostjo, odbijata. Opravljeni poskus kaže, da ni tako in da težnost enako deluje tako na snov kot protisnov.