Izvor: Politika, 30.Okt.2011, 00:03 (ažurirano 02.Apr.2020.)
Tablica antimaterije
Ispostavlja se da je u prvim delićima sekunde nastanka kosmosa imala manje sreće – preovladala je materija, iako ih je na samom početku bilo u jednakim količinama. U dva skorašnja otkrića naučnici su se za dlaku približili vratima antisveta. Šta se krije iza?
Kakvu biste tablicu periodnog sistema elemenata, koju je izmislio genijalni ruski hemičar Dimitrij Ivanovič Mendeljejev, obesili na zidu Bizarove učionice?
(Bizaro je, u svakom pogledu, suprotan Supermenu, >> Pročitaj celu vest na sajtu Politika << pored ostalog, uživa da mu nanosite bol.)
Verovatno, antiperiodni sistem elemenata, sa antimaterijom.
Antimatarija je slika u ogledalu obične materije, od koje je sazdano sve što vidimo i dodirujemo. Umesto negativno naelektrisanih elektrona, sastoji se od pozitivno naelektrisanih pozitrona. Na isti način, naši pozitivno naelektrisani protoni preobraćaju se u negativne antiprotone. Postoje i neutralni antineutroni.
U prvih nekoliko delića sekunde burnog rađanja kosmosa, pre 13,7 milijardi godina („Veliki prasak”), imalo je podjednako materije i antimaterije. Kuda je potonja iščezla?
Zakoni prirode (fizički) učinili su da se u nekim odlikama materija i antimaterija razlikuju, danas se pretpostavlja da su te razlike bile ključne za buduću sudbinu jedne i druge. U jednom, od dva postojeća, (pokušaja) objašnjenja – materija je, jednostavno, prodrla u područje pomenute eksplozije, koje je obrazovalo prostor i vreme našeg kosmosa. Ispostavlja se da je antimaterija u tome bila neuspešna.
„Ples smrti” u magnovenju
Opšteprihvaćena teorija, standardni model koji opisuje najsitnije sastojke i vladajuće sile u kosmosu, podučava da je antimaterija sastavljena od osnovnih (elementarnih) antičestica kao što se materija sastoji od čestica.
Svaku česticu krase osobine (masa, naelektrisanje, spin ili obrtanje...) po kojima se razlikuje od ostalih. I za svaku postoji odgovarajuća antičestica, čije su neke odlike (poput mase ili spina) istovetne, a druge (kao što su naelektrisanje ili magnetni momenat) suprotne. Najpoznatiji primer su elektron i pozitron, čiji su obratni naelektrisanje i magnetni momenat, a ostale osobenosti iste.
Materija i antimaterija u magnovenju odigraju „ples smrti”, poništavajući jedna drugu, uz oslobađanje ogromne energije u vidu gama zračenja i sličnog isijavanja. Na postojanje antičestica i antimaterije prvi je 1928. ukazao engleski naučnik Pol Dirak, docnije nobelovac, zamišljajući pozitivno naelektrisani elektron, ili pozitron, što je u ogledima potvrđeno posle četiri godine.
Ukoliko ma koja čestica dođe u dodir sa antičesticom – recimo, elektron dotakne pozitron – jedna drugu ponište (anihilacija) u strahovitom oslobađanju energije.
Od 1955. godine, kada su u akceleratorima („sudarači čestica”) uočeni antiproton i antineutron, do naših dana je opažen niz antičestica, a prvi uzorci jezgra antimaterije (antiproton slepljen sa antineutronom) uočeni su tek decenijama kasnije. U Evropskom centru za nuklearna istraživanja (CERN) 1995. su, konačno, popunili prvu prazninu (kockica) u antiperiodnoj tablici, stvorivši antiatom – antivodonik, s jednim pozitronom koji je kružio oko usamljenog antiprotona. (Antioznaka ili antisimbol antivodonika je H s crticom iznad).
Kod običnog vodonika oko protona, koji predstavlja atomsko jezgro, kruži jedan elektron, a kod antivodonika oko antiprotona obleće antielektron (pozitron).
Kao što svakojakim objedinjavanjem (kombinacijom) najsićušnijih čestica nastaje materija, na isti način od antičestica nastaje antimaterija. Postojan atom antivodonika može, recimo, nastati vezivanjem pozitrona za antiproton, sa osobinama koje bi trebalo da budu iste kao kod običnog vodonika. I zaista, u sudarima antiprotona s mlazom atoma ksenona pojavio se atom antivodonika.
Za dobijanje antimaterije, inače, neophodno je neverovatno mnogo energije, zato što ona veoma kratko potraje u ovom delu kosmosa prebogatom materijom. I to je izuzetno složen poduhvat.
Dva skorašnja otkrića, međutim, poduprla su nadanja da je će jednog dana biti ispunjena upražnjena mesta u antiperiodnoj tablici.
Den Braun i teroristi
U martu je međunarodna istraživačka družina u Nacionalnoj laboratoriji Brukheven (SAD) stvorila prvo jezgro antihelijuma-4, parnjaka helijuma (redni broj dva u Mendeljejevljevoj tablici) iz našeg sveta. Prethodno su načinili antihelijum-3, ali je antihelijum-4 združio više antimaterije nego što su ikada spazili na jednom mestu.
VODONIK ANTIVODONIK
To je dodatni dokaz da antimaterija može da se poveže u stabilne grozdove, kao što to čini materija. Pretpostavljalo se, ali je tek sada potvrđeno.
Podjednako je važno što su naučnici u CERN-u krajem aprila osmislili postupak zarobljavanja antivodonika. Najpre su dobili antivodonik, na izuzetno visokoj temperaturi, a potom su antiatome nekoliko delića sekunde zadržali u nesvakidašnjem „elektromagnetnom kavezu”, pre nego što su oni iščezli.
Novi način podrazumeva da se antimaterija ohladi, što olakšava zarobljavanje, a zatim ubaci u neobično skladište, u kojem je potrajala gotovo 17 minuta. Ovakav pristup, smatraju upućeni, može da produbi naše razumevanje nastanka antimaterije. (Možda Zemljina gravitacija odbija atome antivodonika, zbog čega se oni odmah razgrađuju.)
Na uskrsnuće sledećeg antielementa – antilitijuma, čekaćemo godinama. Niko ne zna koliko dugo. Brzina stvaranja antimaterije opada, čak 1.000 puta, sa svakim novim antiprotonom ili antineutronom. Veštački načiniti antilitijum (tri antiprotona i tri antineutrona) – oko milion puta je teže nego helijuma-4. I za sada je, verovatno, izvan tehnološkog dosega postojeće opreme. Postoji li druga staza?
Fizičari delom izučavaju antimateriju da bi odgonetnuli jednu od najzapretanijih zagonetki. U „Velikom prasku”, kako se pretpostavlja, stvorena je podjednaka količina materije i antimaterije i eonima davno poništena. Otuda se čini da unaokolo materije ima u izobilju, niko ne zna zašto.
Možda strahotna eksplozija nije isporučila jednu i drugu u podjednakim količinama ili je izbacila ogromne grudve materije i antimaterije u različitim smerovima? U tom slučaju, sva antimaterija se nalazi u galaksijama daleko od nas.
Proučavanje antivodonika i antihelijuma pomoći će pronalaženju antielemenata u udaljenim kosmičkim prostranstvima, u volšebnim antizvezdama. Ukoliko ih ima, sastoje se od antihelijuma, antiugljenika, antizlata. Isti su izgledi da su nastala antibića, utemeljena na antihemiji iz periodne tablice antielemenata.
Tamo daleko, Bizaro, svakako, ima svog večitog suparnika – Antisupermena.
Fizičari se, primetili ste, muče da antičestice što duže zadrže u elektromagnetnom zarobljništvu, odvojene od obične materije. Zašto? Nadaju se da će tako odškrinuti vrata antisveta. Svojstva antimaterije se, inače, iskušavaju u uslovima koji ni izdaleka ne sliče opisima Dena Brauna u romanu „Anđeli i demoni”. (Setite se zaverenika koji pokušavaju da ukradu tajanstvenu antimateriju.) Uz to, i veoma skupim: za gram morate utrošiti 25 milijardi dolara! Toliko malo je stvoreno antimaterije da se teroristi ne bi ovajdili. Pouzdano znamo da antisvet još nije otkriven.
Stanko Stojiljković
objavljeno: 30.10.2011.
