Antymateria jest zależna od grawitacji tak jak zwykła materia

Antymateria podlega działaniu grawitacji tak samo, jak zwykła materia – dowiódł eksperyment Antihydrogen Laser Physics Apparatus (ALPHA) przeprowadzony w ośrodku CERN, o których informuje „Nature”. Eksperyment powtórzono kilkanaście razy, zmieniając natężenie pola magnetycznego na górze i na dole pułapki, aby wykluczyć możliwe błędy.

Czym jest antymateria?

.Antymateria jest w pewnym sensie „odwrotnością” zwykłej materii, z jakiej są zbudowane nasze ciała i cały obserwowany świat. Antycząstki są podobne do „zwyczajnych” cząstek elementarnych, ale mają przeciwny znak ładunku elektrycznego. Odwrotne są także wartości opisujące ich właściwości kwantowe.

Atomy najprostszego antypierwiastka, antywodoru, złożone są z antyprotonu (o ujemnym ładunku elektrycznym) oraz antyelektronu (pozytonu) o ładunku dodatnim. Jeśli antyatom napotka atom zwykłej materii (na przykład ściankę komory doświadczalnej), ulega anihilacji, całkowicie zmieniając w energię masę swoją i równoważnej ilości materii. Taki rozbłysk wysokoenergetycznego promieniowania jest stosunkowo łatwy do zarejestrowania przez odpowiednio czułe detektory.

Antymateria w popkulturze

.Jako źródło energii antymateria często pojawia się w kulturze masowej – na przykład jako napęd statku kosmicznego Enterprise w serialu „Star Trek” czy materiał na bombę w „Aniołach i demonach”. W rzeczywistości niewielkie ilości antymaterii pojawiają się i znikają cały czas – pozytony powstają na przykład podczas rozpadu promieniotwórczego potasu, którego sporo zawiera każdy pomidor czy banan. Jednak prawa fizyki przewidują, że antymateria powinna występować we Wszechświecie w mniej więcej równych ilościach, co zwykła materia. Naukowcy nazywają tę zagadkę problemem bariogenezy.

Eksperyment ALPHA w ośrodku CERN

.Przeprowadzony w Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych (CERN) eksperyment Antihydrogen Laser Physics Apparatus (ALPHA) wykazał, że pod wpływem ziemskiej grawitacji opuszczające pułapkę magnetyczną atomy antywodoru kierują się w dół. Na potrzeby eksperymentu ALPHA antywodór znajdował się w wysokiej cylindrycznej komorze próżniowej ze zmienną pułapką magnetyczną, zwaną ALPHA-g. Naukowcy osłabiali działanie górnego i dolnego pola magnetycznego pułapki do czasu, aż uwidoczniło się stosunkowo słabe oddziaływanie grawitacji i atomy antywodoru mogły wydostać się z pułapki.

Zmiany w natężeniu pola magnetycznego

.Eksperyment powtórzono kilkanaście razy, zmieniając natężenie pola magnetycznego na górze i na dole pułapki, aby wykluczyć możliwe błędy. Gdy osłabione pola magnetyczne na górze i na dole zostały dokładnie zrównoważone, około 80 proc. atomów antywodoru ulegało anihilacji pod pułapką – w podobny sposób zachowałaby się w tych samych warunkach chmura atomów zwykłego wodoru. Zdaniem autorów ich eksperyment może wyjaśnić, dlaczego antymateria pozornie zaginęła na wczesnym etapie rozwoju Wszechświata. Na pewno nie dlatego, że grawitacja wypchnęła ją z obserwowalnej części Wszechświata.

Antymateria w obliczu grawitacji zachowuje się tak samo jak zwykła materia

.„Ogólna teoria względności Einsteina mówi, że antymateria powinna zachowywać się dokładnie tak samo jak materia – powiedział cytowany przez „New Scientist” Jonathan Wurtele z University of California w Berkeley. – Wiele pośrednich pomiarów wskazuje, że grawitacja oddziałuje z antymaterią zgodnie z oczekiwaniami. Ale aż do dzisiejszych wyników nikt tak naprawdę nie przeprowadził bezpośredniej obserwacji, która mogłaby wykluczyć na przykład ruch antywodoru w polu grawitacyjnym w górę, a nie w dół”.

„Wykluczyliśmy, że antymateria jest odpychana przez siłę grawitacji, a nie przyciągana – podkreślił Wurtele. – Nie oznacza to, że nie ma różnicy w sile grawitacji działającej na antymaterię. Dopiero dokładniejszy pomiar będzie w stanie to wykazać”. Dalsze badania w ramach programu Alpha, oprócz udoskonalenia pomiarów wpływu grawitacji, zbadają na przykład interakcję antywodoru z promieniowaniem elektromagnetycznym za pomocą spektroskopii. „Gdyby antywodór różnił się w jakiś sposób od wodoru, byłoby to rewolucyjne, ponieważ prawa fizyczne, zarówno mechaniki kwantowej, jak i grawitacji, mówią, że zachowanie powinno być takie samo” – zaznaczył Wurtele.

Reaktory termojądrowe

.Na temat odnawialnych źródeł energii i fuzji termojądrowych na łamach “Wszystko Co Najważniejsze” pisze prof. Michał KLEIBER w tekście “Kontrolowana synteza termojądrowa ważnym elementem energetyki przyszłości“.

“Poprawa tej sytuacji wymaga zasadniczych zmian w energetyce, transporcie i wielu innych obszarach życia, a kluczową postulowaną zmianą jest oczywiście stopniowe odchodzenie od paliw kopalnych. Dzisiejsze alternatywy dla węgla, gazu i ropy są jednak dalekie od satysfakcjonujących – źródła odnawialne wykorzystujące słońce, wiatr i przepływy wody są niestabilne i generują ciągle relatywnie małą część potrzebnej energii. Za dobrą alternatywę uważana jest powszechnie energetyka jądrowa, ale i ona w dotychczas stosowanej tradycyjnej wersji ma swoje istotne wady. Bazuje ona na reakcji rozczepienia jąder atomów w procesie ich zderzania, wymagającym bardzo skrupulatnej kontroli i użycia pierwiastków ciężkich, których atomy po rozpadzie wytwarzają radioaktywne śmieci. W dodatku dostępność potrzebnych w tym procesie pierwiastków staje się w dzisiejszym świecie coraz bardziej problematyczna”.

“Efektem tej sytuacji jest rosnące zainteresowanie innym sposobem wykorzystania jądrowej generacji energii, zwanym fuzją termojądrową lub kontrolowaną syntezą termojądrową. Terminy te oznaczają odtworzenie w kontrolowanych warunkach procesów zachodzących w jądrze Słońca”.

“W reaktorze fuzyjnym zachodzi reakcja odwrotna do opisanej wyżej – zamiast rozbijać jądra atomów, należy doprowadzić do ich połączenia. Prowadzi to do dość istotnych różnic między tymi reakcjami, wśród których może najważniejsze są dwie – w reaktorze termojądrowym nigdy nie zajdzie niekontrolowana reakcja łańcuchowa, więc nie ma niebezpieczeństwa awarii takiej jak w Fukushimie czy Czarnobylu. Druga różnica to brak odpadów radioaktywnych, które w przypadku reaktorów rozszczepieniowych trzeba przechowywać przez tysiące lat w bezpiecznym miejscu. Jedyną substancją radioaktywną, która mogłaby zostać uwolniona do otoczenia w wyniku awarii reaktora termonuklearnego, jest tryt o połowicznym okresie rozpadu wynoszącym tylko około 12 lat”.

.”W przeciwieństwie do tradycyjnej energetyki jądrowej, uważanej obecnie w takich krajach jak Niemcy i Japonia za stwarzającą istotne zagrożenia dla środowiska naturalnego, reaktory termojądrowe uważane są za praktycznie niewyczerpywalne źródła przyjaznej człowiekowi energii. Wiele jąder atomowych może służyć w nich jako paliwo, a najkorzystniejsze wydaje się dzisiaj doprowadzanie do syntezy jąder deuteru i trytu, czyli izotopów wodoru. Paliwo takie byłoby w zasadzie darmowe i właśnie dlatego większość badań prowadzona jest w tym kierunku” – pisze prof. Michał KLEIBER.

PAP/WszystkoCoNajważniejsze/MJ