Išmatuota, kokia jėga veikia antimedžiagos daleles

Eksperimentas buvo atliktas Reliatyvistiniame sunkiųjų jonų greitintuve (Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC)), kuris yra Jungtinėse Amerikos Valstijose, Brookhaven’o Nacionalinėje laboratorijoje. Kaip ir šioje laboratorijoje dirbantys mokslininkai, taip ir daugelio šalių mokslininkai tikisi atsakyti į didįjį klausimą: kodėl šiuolaikinėje stebimoje Visatoje pagrinde sutinkama medžiaga, o antimedžiaga sutinkama retai. “Didžiojo sprogimo metu medžiagos ir antimedžiagos susidarė vienodais kiekiais. Bet taip nėra šiandien.

Antimedžiaga yra labai didelė retenybė. Kodėl taip yra – čia ir slypi didžioji paslaptis.” – sako fizikas Aihong Tang, kuris tyrinėjo sukauptus RHIC’o STAR detektoriuje eksperimento duomenis. “Tik tirdami antidaleles mes galime atskleisti šią didžiąją mįslę”. STAR bendradarbiavimo dalyviai prieš tai jau tyrinėjo retas medžiagos formas, įskaitant anti-alfa daleles, didelį antimedžiagos branduolį, sukurtą laboratorijoje. Anti-alfa dalelė sudaryta iš dviejų antiprotonų ir dviejų antineutronų. Šiame antimedžiagos branduolyje nebuvo galima stebėti vien tik antiprotonų sąveikos. “Labai norėjosi išmatuoti gryną sąveikos jėgą tarp dviejų antiprotonų” sako Tang. Analizuojant duomenis mokslininkai aptiko stipriosios sąveikos tarp antiprotonų pėdsakus. Stiprioji sąveika yra viena iš keturių fundamentinių sąveikų gamtoje.

Šioje sąveikoje dalyvauja kvarkai ir glionai ir iš jų sudarytos dalelės, vadinamos hadronais. Būtent jie neleidžia atomo branduoliui subyrėti į jį sudarančius protonus ir neutronus. Mokslininkai bandė išsiaiškinti ar skiriasi stiprioji sąveika tarp antiprotonų nuo stipriosios sąveikos tarp protonų. Pasirodo, kad šios sąveikos yra identiškos. Todėl aišku, kad Visatos barioninės asimetrijos šaknų esamoje dabartinėje Visatoje reikia ieškoti kitaip, pvz. tiriant kitus antimedžiagos atomus. “Yra daug būdų tikrinti medžiagos/antimedžiagos asimetrijai.

Visi tyrimo būdai turi būti skirtingi ir tikslūs. Šis eksperimentas – buvo vienas iš būdų patikrinti medžiagos/antimedžiagos asimetriją”, sako Richard Lednicky, mokslininkas iš bendrojo instituto skirto branduoliniams tyrimams, kuris yra Dubnoje (Joint Institute for Nuclear Research). RHIC yra puiki vieta tirti antimedžiagą, nes tai tik viena iš nedaugelio laboratorijų Žemėje galinti atlikti tokio tipo eksperimentus.

Čia stebimi sunkiųjų branduolių, tokių kaip aukso atomo branduoliai, susidūrimai priešpriešais judant jiems greičiu artimu šviesos greičiui. Šių susidūrimų metu sudaromos sąlygos, labai panašios į sąlygas, kurios buvo Visatoje mikrosekundę po Didžiojo sprogimo.

Temperatūra tada buvo 250000 kartų didesnė nei Saulės centre yra dabar ir Visatos dydis buvo panašus į vieno atomo branduolį. Visa ši energija mažoje erdvės dalyje sukuria pagrindinius statybinius medžiagos blokelius, kvarkus ir glionus ir tūkstančius naujų medžiagos ir antimedžiagos dalelių vienodais kiekiais. RHIC ir Didysis hadronų greitintuvas (LHC) yra idealios laboratorijos atlikti antimedžiagos tyrimams.   Nauji matavimai parodė, kad tarp antiprotonų veikianti jėga yra labai stipri ir panaši į jėgą, kuri egzistuoja tarp branduolį sudarančių protonų. (šaltinis: Brookhaven National Laboratory).

STAR detektorių komplekso 3D vaizdas: