Universul este alcatuit aproape in totalitate din materie. In modelul standard al fizicii particulelor, materia si antimateria este aproape identica. Dupa ce materia si antimateria s-a “anihilat” una pe cealalta, o mica parte din materie a ramas, facand posibila existenta galaxiilor si a tuturor obiectelor existente in Universul observabil. Insa acest model nu explica diferenta dintre materie si antimaterie.
Dupa doua decenii, fizicienii de la CERN au reusit pentru prima data sa masoare lumina emisa de un atom de antimaterie, aratand ca antihidrogenul este oglinda hidrogenului.
Acest lucru deschide o noua cale de a testa teoria relativitatii a lui Einstein si ar putea raspunde la intrebarea de ce exista mai multa materie comuna decat antimaterie?
Legea fizicii spune ca pentru fiecare particula comuna de materie exista si o antiparticula. Deci pentru fiecare electron incarcat negativ exista un pozitron incarcat pozitiv. Acest lucru inseamna ca pentru fiecare atom de hidrogen exista si unul de antihidrogen.
Antihidrogenul este omologul hidrogenului format din antimaterie. Intrucat atomul de hidrogen este compus dintr-un electron si un proton, atomul de antihidrogen este alcatuit dintr-un pozitron si antiproton.
Daca o antiparticula intalneste o particula comuna, acestea se vor anihila eliberand energie sub forma de lumina. Acest lucru creaza doua probleme. In primul rand, deoarece exista atat de multa materie comuna in Univers, este practic imposibil pentru fizicieni sa gaseasca antimaterie, deoarece ar fi anihilata inainte sa fie observata si studiata.
A doua problema, de ce exista atat de multa materie comuna decat antimaterie? Daca modelele fizice actuale sugereaza ca in momentul Big Bang-ului a fost creata o cantitate egala de particule comune si antiparticule, nu ar trebui ca Universul sa se anihileze de la bun inceput?
Jeffrey Hangst, cercetator la CERN, spune ca ceva s-a intamplat in momentul Big Bang-ului. O mica asimetrie a dus ca o parte din materie sa supravietuiasca, insa deocamdata nu avem nicio idee care sa explice aceasta asimetrie.
Aceasta problema s-ar putea sa-si gaseasca o rezolvare in curand, deoarece, pentru prima data, oamenii de stiinta de la CERN au reusit sa masoare lumina emisa de un antihidrogen atunci cand este lovita de un laser si sa o compare cu lumina emisa de un atom de hidrogen comun.
Deoarece este imposibil sa gasesti particule de antihidrogen in natura (hidrogenul este cel mai abundent element in Univers) cercetatorii de la CERN au creat proprii atomi de antihidrogen pentru a-i studia.
In ultimii 20 de ani, echipa din cadrul experimentului ALPHA a incercat sa-si dea seama cum ar putea produce atomi de antihidrogen suficienti, venind in final cu o tehnica ce le permite sa creeze aproximativ 25.000 de atomi de antihidrogen la fiecare 15 minute si reusind sa “prinda” in jur de 14.
Aceste particule au fost puse in fasciculul unui laser pentru a forta pozitronul lor sa “sara” de la o energie joasa la una inalta, ca apoi sa masoare lumina eliberata de acestia.
Echipa a descoperit ca atomul de antihidrogen emitea exact acelasi spectru luminos precum un atom de hidrogen comun, aratand ca antimateria este o reflexie exacta a materiei.
Acest rezultat este consistent cu Modelul Standard al particulelor, ce spune ca hidrogenul si antihidrogenul au aceleasi caracteristici. Fizicienii au acum sansa de a testa mai multe spectre folosind tipuri diferite de lasere.
Daca dupa aceste experimente, folosind tipuri diferite de lasere, rezultatul va fi acelasi, teoria speciala a relativitatii a lui Einstein ar supravietui, dupa cum explica Adrian Cho in revista Nature.
“Explicand exact de ce relativitatea speciala necesita ca antimateria sa fie oglinda materiei implica multa matematica. Dar pe scurt, daca aceasta relatie nu ar fi exacta, atunci idea de baza din spatele teoriei relativitatii nu ar fi corecta.”
Daca materia si antimateria nu se oglindesc reciproc, sau altfel spus, daca antimateria nu se supune acelorasi legi ale fizicii precum materia comuna, modelul Big Bang-ului ar fi invalidat.
Asta ne-ar da ocazia sa regandim totul si sa intelegem de ce a scapat materia de anihilarea totala si a permis ca Universul sa existe.
Bibliografie:
http://www.sciencealert.com/physicists-have-observed-the-light-spectrum-of-antimatter-for-first-time
http://alpha.web.cern.ch/node/292