Nejtěžší částice antihmoty, jaká kdy byla objevena

Nově nalezená antičástice, zvaná antihyperhydrogen-4, by mohla být potenciálně v nerovnováze se svým částicovým protějškem, což by mohlo poodhalit tajemství původu našeho vesmíru a pomoci pochopit, proč je náš pozorovatelný vesmír tvořen ze hmoty a ne antihmoty. Vědci objevili nejtěžší dosud známé jádro antihmoty pomocí urychlovače částic. Našli stopy této antihmoty mezi stopami částic z 6 miliard srážek v relativistickém urychlovači těžkých iontů (RHIC) v Brookhaven National Laboratory v New Yorku.

Antihyperhydrogen-4 se skládá z antiprotonu, dvou antineutronů a jednoho antihyperonu (baryon, který obsahuje podivný kvark). Fyzici doufají, že studiem podivné částice objeví některé klíčové rozdíly mezi hmotou a antihmotou, což může pomoci vysvětlit, proč je náš vesmír nyní naplněn hmotou, přestože podle současných znalostí vznikla na počátku času hmota i antihmota ve stejném množství. Vědci svá zjištění zveřejnili 21. srpna 2024 v časopise Nature.

„Naše fyzikální znalosti o hmotě a antihmotě jsou takové, že mají opačné elektrické náboje, ale antihmota má stejné vlastnosti jako hmota – stejnou hmotnost, stejnou dobu života před rozpadem a stejné interakce,“ uvedl spoluautor studie Junlin Wu, postgraduální student oddělení pro jadernou fyziku, Lanzhou University a Institute of Modern Physics, Čína. "Proč je náš vesmír ovládán hmotou, je stále otázkou a neznáme úplnou odpověď."

Napodobujeme Velký třesk

Podle standardního modelu kosmologie byl po Velkém třesku mladý vesmír rozvířeným plazmatickým vývarem částic hmoty a antihmoty, které vznikaly a při kontaktu navzájem anihilovaly. Teorie předpovídá, že hmota a antihmota uvnitř této plazmové polévky by se měly navzájem úplně zničit. Vědci se však domnívají, že nějaká neznámá nerovnováha umožnila produkovat více hmoty než antihmoty, čímž zachránila vesmír před sebezničením. Aby vědci zjistili, co mohlo způsobit tuto nerovnováhu, vyrábějí částice antihmoty v mini-simulátoru velkého třesku. Urychlovač RHIC vrhá rychlostí blízkou rychlosti světla miliardy těžkých iontů (atomová jádra zbavená elektronů, např. zlata) navzájem proti sobě a vytváří plazmovou polévku, ze které se nakrátko vynořují prvotní částečky našeho kosmu, spojují se a pak se rozpadají.

Musíme zjistit, v čem se částice a antičástice liší

Aby vylovili nové částice z plazmového moře, hledali fyzici charakteristické stopy, které vznikly při rozpadu iontů nebo jejich přeměně na jiné částice. Studováním trajektorií z miliard srážkových událostí našli zhruba 16 jader antihyperhydrogen-4. Jak hyperhydrogen-4, tak jeho antihmotový protějšek antihyperhydrogen-4 velmi rychle zanikají. Fyzici však nenašli významný rozdíl mezi jejich životností – což naznačuje, že naše nejlepší modely popisující dva typy částic jsou správné. „Pokud bychom viděli porušení [této konkrétní] symetrie, v podstatě bychom museli vyhodit oknem spoustu toho, co víme o fyzice,“ uvedla spoluautorka studie Emilie Duckworthová, doktorandka na Kent State University. Dalším krokem vědců bude srovnání hmotností antičástic a jejich protikladů částic, což, jak doufají, by mohlo odhalit nějaké vodítko k tomu, jak vznikl náš hmotný vesmír.

Zdroj: Heaviest antimatter particle ever discovered could hold secrets to our universe's origins | Live Science