Vedci z CERN-u prvýkrát ochladili antihmotu pomocou lasera
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 7. 4. 2021
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Vedci z CERN-u prvýkrát použili laser na ochladenie antihmoty. Tento míľnik by mohol pomôcť odhaliť niektoré z tajomstiev tejto zvláštnej látky vrátane toho, prečo nezničila vesmír krátko po Veľkom tresku.
Na rozdiel od nepolapiteľnej temnej hmoty je pre nás antihmota o niečo konkrétnejšia, pretože bola v posledných rokoch izolovaná, vyrobená a preskúmaná. V podstate je to normálna hmota s opačným elektrickým nábojom, čo znamená, že ak sa antihmota a hmota dotýkajú, tak sa navzájom zničia výbuchom energie. To samozrejme sťažuje skladovanie a prepravu, nehovoriac o jej študovaní.
Za posledné zhruba desaťročie vyvinuli vedci z CERN-u stále lepšie a lepšie nádoby, ktoré využívajú elektromagnetizmus na udržanie antihmoty pozastavenej vo vákuu na dlhšie časové úseky, od zlomkov sekundy po niekoľko minút, až po viac ako rok. To umožnilo vedcom študovať veci rôznymi spôsobmi, napríklad cez ich spektrum a reakciu na gravitáciu. Hlavným cieľom tohto všetkého je preskúmať, či je elektrický náboj jediným rozdielom medzi hmotou a antihmotou.
No tieto štúdie narážajú na ďalší problém, okrem tendencie ničiť všetko. Teplota antiatómov spôsobuje, že prostredie narušuje presné merania. Preto v novej štúdii, v rámci projektu ALPHA, sa vedci v CERN-e rozhodli ochladiť atómy antihydrogénu pomocou laserov.
Táto technika ochladzovania sa často používa na bežné látky, no s antihmotou sa to nikdy predtým nepodarilo. Atómy (alebo antiatómy) absorbujú fotóny z laserového svetla a krátko ich tlačia do stavu s vyššou energiou. Čoskoro znova emitujú fotóny a rozpadajú sa späť do stavu svojej nízkej energie. Ak sa tento cyklus bude opakovať, atómy sa budú postupne spomaľovať čoraz viac, pretože fotóny prenášajú dynamiku.
V tomto experimente použili vedci z projektu ALPHA pulzujúce laserové svetlo, ktoré bolo špeciálne navrhnuté pre atómy antihydrogénu s frekvenciou tesne pod frekvenciou potrebnou na prechod medzi stavmi s najnižšou a vyššou energiou. Po niekoľkých hodinách prepínania atómov tím zistil, že ich stredná kinetická energia klesla len na desatinu pôvodnej energie. To ich ochladilo na 0,012 K, čo je zlomok nad absolútnou nulou.
Po dosiahnutí tohto cieľa tím ďalej zistil, že spektrálna čiara pre laserom chladený antihydrogén je asi štyrikrát užšia ako obvykle. To naznačuje, že táto technika môže pomôcť vedcom vykonať presnejšie merania antihmoty, čo by pomohlo zistiť, ako sa líši od bežnej hmoty.
To by zase mohlo odhaliť niektoré z najhlbších tajomstiev vesmíru, napríklad aj to, prečo sme stále tu. Predpokladá sa, že Veľký tresk mal vytvoriť rovnaké množstvo hmoty a antihmoty, ale tie by sa navzájom zrušili a zničili by úplne všetko. Skutočnosť, že hmota dominuje vo vesmíre, ktorý vidíme dnes, naznačuje určitý rozdiel, ktorý narušil rovnováhu.
