Názvy antihmota a antičastica väčšine ľudí zrejme evokujú niečo, čo by malo byť „zlým“ náprotivkom nám známej hmoty zloženej z atómov. Uznávaný český astronóm Jiří Grygar prirovnáva antihmotu skôr k zrkadlovému obrazu „bežnej“ hmoty, prípadne využíva analógiu o ľavej a pravej ruke, ktoré majú mnoho spoločného, ale v niečom sú predsa len odlišné. Antihmota je tvorená antičasticami, ktoré majú niektoré vlastnosti (ako napríklad hmotnosť) rovnaké ako nám dobre známe častice hmoty, kam sa radia elektrón, protón či neutrón, ale zároveň majú aj niektoré vlastnosti presne opačné. Takouto vlastnosťou je napríklad elektrický náboj. Kým elektrón má záporný elektrický náboj, tak jeho antičastica, ktorá sa nazýva pozitrón, má kladný elektrický náboj.
Prichádzajú z kozmického žiarenia
Práve pozitróny bežne vznikajú aj v prírode, a to pri rozpade rádioaktívnych látok. Tie sa nám spájajú hlavne s atómovými bombami či s jadrovými elektrárňami, ale v malom množstve sa rádioaktívne látky prirodzene vyskytujú aj všade okolo nás. Pri tzv. „pozitívnom beta rozpade“ sa protón premieňa na neutrón, pričom okrem neho vzniká aj pozitrón. Ten však nemá dlhú životnosť, keďže zakrátko anihiluje pri kontakte s „bežnou“ hmotou. Anihilácia je proces v časticovej fyzike, ktorý nastáva, keď sa stretnú častica a antičastica. Navzájom sa „vybijú“ a pri zrážke sa zmenia na iné elementárne častice, akými sú napríklad fotóny. Pozitróny vznikajú tiež vtedy, keď sa do zemskej atmosféry dostane častica kozmického žiarenia, ktorá sa v nej zrazí s nejakou inou časticou. Pri tejto zrážke vznikne ako jeden z výsledných produktov aj pozitrón, ktorý však opäť veľmi rýchlo anihiluje, teda z neho vzniknú znova nejaké iné častice. Proces anihilácie je pomerne častým javov a antičastice tak vlastne neustále vznikajú a opäť zanikajú. Ich život je v obklopení „bežnej“ hmoty veľmi krátky a v našom makroskopickom svete ich nie sme schopní postrehnúť. Predpokladá sa, že pri antihmote platia rovnaké fyzikálne zákony ako pri „bežnej“ hmote. Náš svet by bol teda rovnaký, aj keby bol celý zložený z antihmoty. Len by to znamenalo, že by bol celý prepólovaný a napríklad elektróny by mali kladný náboj.
Symetriu muselo niečo narušiť
Teoretickí fyzici na základe súčasných teórií a modelov predpokladajú, že na počiatku vesmíru vznikli pri veľkom tresku rovnaké počty kvarkov a antikvarkov. Následne však zo zatiaľ nám neznámeho dôvodu došlo k narušeniu tejto symetrie, a to ešte v priebehu prvej sekundy existencie vesmíru. Zrazu tak v ňom bol o niečo vyšší počet častíc ako antičastíc. Zvykne sa uvádzať, že na každých 10 000 000 000 antičastíc bolo vo vtedajšom vesmíre 10 000 000 001 častíc. Všetky tie častice a antičastice, ktoré sa navzájom stretli, zanikli v procese anihilácie a vo vesmíre už následne zostali iba tie častice, ktoré boli „navyše“. Teda jedna častica z každých 10 miliárd pôvodných častíc. Práve tie častice, ktoré po tomto procese zostali, sú dnes tou „našou“ hmotou. Doteraz však nie je jasné, prečo bolo častíc o niečo viac. Ak by bol však počet častíc a antičastíc na počiatku vesmíru presne rovnaký, navzájom by zanikli a vesmír by tvorilo takmer výlučne len žiarenie v podobe fotónov ako produktov zrážok častíc a antičastíc. V takomto vesmíre by nebola takmer žiadna látková hmota. Len výnimočne by sa v ňom zrejme nachádzali jednotlivé častice a antičastice, ktoré sa v prudko rozpínajúcom priestore nestihli navzájom vyrušiť. Keďže ich vzájomné stretnutia by boli v stále sa zväčšujúcom vesmíre výnimočné, zostali by v ňom blúdiť.
V urýchľovači vyrobili antivodík
Antičastice boli najskôr teoreticky predpokladané v roku 1931 britským vedcom Paulom Diracom. Až na základe jeho teórie bola ich existencia experimentálne dokázaná. Skúmaniu antihmoty sa už dlhé roky venujú v Európskej organizácii pre jadrový výskum (CERN). Už v roku 1995 vytvorili v tamojšom urýchľovači prvý atóm antivodíka, teda antihmotový ekvivalent vodíka – najjednoduchšieho prvku s jedným protónom a jedným elektrónom. O sedem rokov neskôr už boli schopní vyrobiť 50 000 antivodíkov. Nedokázali ich však udržať, keďže takéto antivodíky hneď narazili do stien urýchľovača a anihilovali. Prelom nastal až v roku 2010, keď v CERN-e vytvorili 38 atómov antivodíka a pomocou ich schladenia na veľmi nízku teplotu a silných magnetov ich udržali na dobu 0,2 sekundy. A to je už dostatočne dlhý časový úsek na to, aby mohli vedci podrobnejšie skúmať ich vlastnosti. Hoci sa spomínala aj možnosť, že vodík a antivodík nemusia mať rovnaké spektrum, táto hypotéza sa nepotvrdila. Ak by však bola pravdivá, znamenalo by to, že pre ne neplatia rovnaké fyzikálne zákony. A to by následne naštrbilo celé naše súčasné chápanie fyziky vrátane štandardného modelu elementárnych častíc a Einsteinovej špeciálnej teórie relativity.
Mohlo by vás zaujať:
Vesmírny výskum v rukách slovenských nadšencov
Mala kedysi naša sústava dve Slnká?
Tunely v časopriestore: Je naša galaxia červou dierou?
