Międzynarodowy zespół naukowców ogłosił w środę 27 września wyniki badań dotyczące niezwykle ulotnej formy materii znanej jako antymateria. W ramach realizowanego projektu badawczego fizycy próbowali sprawdzić, jak zachowuje się antymateria pod wpływem grawitacji. Okazało się, że reaguje ona na przyciąganie grawitacyjnie dokładnie tak samo jak zwykła materia, która nas otacza, i z której jesteśmy zbudowani.
Czytaj także: Dlaczego istniejemy? To badanie prowadzi do największej tajemnicy wszechświata
To był niezwykle fascynujący projekt badawczy, bowiem fizycy po raz pierwszy w historii mogli bezpośrednio obserwować swobodnie opadające atomy antymaterii. Warto tutaj przypomnieć, że atomy antymaterii składają się z antyprotonów i antyelektronów (znanych także jako pozytony). Zgodnie z definicją antyprotony to protony o ładunku ujemnym, pozytony to z kolei elektrony o ładunku dodatnim.
Badania wykazały, że np. antywodór atomowy, czyli pierwiastek składający się z jednego antyprotonu i krążącego wokół niego pozytonu przyciągany jest grawitacyjnie w dół dokładnie tak jak atom wodoru. Nie zaobserwowano żadnego przyciągania ku górze, choć niektórzy się tego spodziewali po materii stanowiącej niemal dokładne przeciwieństwo zwykłej materii. Można zatem powiedzieć, że grawitacja jak matka kocha wszystkie cząstki, niezależnie od ich znaku.
Czytaj także: Antymateria ze światła? Naukowcy już to potrafią
Co więcej, wyniki tego eksperymentu dowodzą jeszcze czegoś niezwykle istotnego. Ogólna teoria względności opracowana przez Alberta Einsteina ponad sto lat temu wskazuje, że wszystkie cząstki posiadające masę, niezależnie od ich budowy wewnętrznej, reagują na grawitację dokładnie w ten sam sposób.
Prof. Jonathan Wurtele z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley i jego zespół stworzyli, uwięzili i zbadali cząstki antywodoru w Europejskim Centrum Badań Jądrowych (CERN). Cząstki zostały uwięzione w czymś, co zasadniczo przypominało butelkę magnetyczną, której oba końce zawierały kontrolowane pola magnetyczne. Aby zaobserwować wpływ grawitacji, która jest najsłabszą z czterech znanych sił, na cząstki antywodoru, badacze zmniejszyli natężenie pola magnetycznego na każdym końcu, aby umożliwić cząstkom ucieczkę.
Kiedy każda cząsteczka wędrowała na górę lub na dół magnetycznej butelki, emitowała błyski. Następnie badacze policzyli te błyski i odkryli, że więcej błysków wędrowało na dno butelki niż na górę. Aż 80% z nich zachowało się dokładnie w ten sam sposób na przestrzeni kilkunastu powtórzeń eksperymentu. Ostatecznie uznano, że grawitacja powoduje opadanie antywodoru w dół.
Czytaj także: Antymateria kluczem do znalezienia ciemnej materii? W CERN mają ręce pełne roboty
Zespół odkrył również, że przyspieszenie grawitacyjne antywodoru było zbliżone do przyspieszenia atomów wodoru, czyli 9,8 metra na sekundę do kwadratu. Można śmiało założyć, że wynik ten będzie się powtarzał podczas eksperymentów prowadzonych na innych cząstkach antymaterii.
Wyniki badań prowokują jednak kolejne pytanie. Skoro materia i antymateria zachowują się tak samo pod wpływem grawitacji, to gdzie jest brakująca we wszechświecie antymateria? Na to pytanie, jak na razie nie ma odpowiedzi. Gdzieś we wczesnych wszechświecie, gdy dochodziło do anihilacji zderzających się ze sobą cząstek materii i antymaterii, doszło do powstania asymetrii. Materia zaczęła dominować w obserwowalnym wszechświecie. Dlaczego tak się stało? Jak na razie nie wiemy. Wszechświat nadal trzyma dla siebie rozwiązanie tej zagadki.