Padá antihmota k zemi stejně jako hmota? Fyzikům z CERNu se podařil jedinečný experiment

V urychlovači LHC, kde zasedám v komisi, sice vzniká spousta antihmoty při srážkách částic, ale jiná věc je vytvořit antiatomy, které budou stabilnější. Vytvořit antivodík z antiprotonu a pozitronu umíme, teď se ale kolegům podařilo změřit, jak na něj působí gravitace.

O co přesně šlo v nejnovějším experimentu?

Byla to velmi napínavá otázka, jestli by antihmota také padala k zemi úplně stejně jako hmota. Očekávali bychom podle Einsteinovy obecné teorie relativity, že tomu tak bude. Ale mohlo to dopadnout také jinak: buď že by gravitační působení bylo o něco slabší, anebo se také spekulovalo, že by antihmota padala nahoru.

Čtěte také

Vyfotili jsme přesně to, co Einstein před sto lety spočítal, potvrdili vědci prvním snímkem černé díry

Měření teď ovšem potvrdilo, že antivodík gravitace přitahuje úplně stejně jako vodík. Na jednu stranu se sice nekonalo žádné spektakulární překvapení, na druhou stranu byl velký úspěch to měření vůbec provést.

Proč se vůbec spekulovalo o tom, že by to mohlo dopadnout jinak? Není antihmota jenom něco s opačným znaménkem? Mínus v jádře, plus okolo…

Ano, principiálně má antihmota opačný elektrický náboj, ale také mnoho dalších vlastností má naopak. Takže když se setkají hmota s antihmotou, anihilují se, zmizí a zůstane po nich čistá energie. Jsou to opravdu rozdílné věci. A v této souvislosti máme mnoho dalších základních otázek.

Platí obecná teorie relativity a hmota i antihmota se chovají stejně.
Frank Simon

Když se rozhlédnete kolem sebe, je to všechno jenom hmota. Proč? Při vysokoenergetických reakcích na LHC nám vzniká stejné množství hmoty i antihmoty. To se dělo i v raném vesmíru, ale ne úplně přesně, protože jsme tu nakonec jaksi navíc zbyli my, kteří jsme z hmoty. Proč? Tomu bychom rádi porozuměli.

Jak je vůbec možné experimentovat s antihmotou, že vydrží a nezničí se po srážce s hmotou?

To je skutečně velmi těžké a je to doslova experimentální umění. Především potřebujete velmi dobré vakuum. Jakmile se antivodík srazí s molekulou vzduchu, je po něm. Potřebujete antiprotony, které se vytvářejí za velmi vysokých energií. Pak se musí přibrzdit a přidat k nim pozitrony, aby vznikly částice antivodíku. Tyto antiatomy se zachycují do speciálních magnetických nebo laserových pastí.

Abychom ale mohli měřit působení gravitace, musíme je nechat volně padat. Je tedy potřeba je také umět volně pustit a dívat se, jak se chovají. Byly to složité experimenty a dlouho to trvalo. Vzpomínám si, že se na tom začalo pracovat ještě v době, kdy jsem studoval, takže možná až pětadvacet nebo třicet let.

Co to pro vás znamená, že gravitace antiatomy přitahuje a neodpuzuje?

Pro nás je to samozřejmě především potvrzení teorie, že platí obecná teorie relativity a hmota i antihmota se chovají stejně. To posiluje naše povědomí o tom, jak se chová vesmír. Kdyby to bylo jinak, rozpadly by se pilíře našeho vědeckého poznání a museli bychom o tom přemýšlet úplně jinak. Byla by to skutečná revoluce.

Museli byste zjišťovat, co je správně a co je špatně?

Přesně tak. Museli bychom vytvořit novou teoretickou konstrukci, která by popsala princip, jak funguje vesmír.

Hmota a antihmota (ilustrační snímek)|foto:Profimedia