ZNANOST: hrvatski znanstveni portal

(A)simetrija svemira i dalje ostaje misterij

Zašto je antimaterija gotovo u potpunosti nestala iz našeg svemira, a materija nije? Znanstvenici taj misterij pokušavaju riješiti u CERN-u, a sada su objavili najpreciznije mjerenje svojstava lakih atomskih jezgri i anti-jezgri ikad.

Kako je svemir izgledao nedugo nakon svog nastanka? Eksperiment ALICE (A Large Ion Collider Experiment) u CERN-u u Švicarskoj bavi se upravo tim pitanjem. U najvećem akceleratoru čestica u svijetu, Velikom hadronskom sudarivaču (LHC), znanstvenici su sudarili jezgre i protone olova na najvišoj energiji dosad. Temperature koje su se pritom stvorile sto su tisuća puta veće od one u središtu Sunca. „Stvoreno uvjeti vrlo su slični onima nakon Velikog praska“, objasnila je Laura Fabbietti, profesorica na Odjelu za fiziku. Ona i dr. Torsten Dahms vode dvije eksperimentalne ALICE grupe na Tehničkom sveučilištu u Münchenu (TUM).

Takozvana kvark-gluon-plazma (QGP) vjerojatno se formirala jednu mikrosekundu nakon Velikog praska, u trenutku dok se svemir širio ogromnom brzinom. QGP proizvedena u laboratoriju stabilna je samo djelić sekunde, no, tijekom tog vrlo kratkog vremena, znanstvenici imaju priliku zaviriti u prošlost svemira.

Asimetrija materije i antimaterije i dalje ostaje misterij

Eksperiment ALICE omogućio je istraživanje jednog od najvećih ljudskih misterija. Prema CPT teoremu (naboj-paritet-vrijeme), postoji fundamentalna simetrija između čestica i antičestica u našem svemiru. Točnije, ne bi trebalo biti razlike između našeg svemira i onog u kojem bi se sve čestice zamijenile antičesticama (i obrnuto), ako je svemir također izokrenut u vremenu i prostoru.

Prema CPT teoriji, Velikim praskom nastala je jednaka količina materije i antimaterije. Poznata je činjenica da kada se čestica i antičestica sretnu, one unište jedna drugu. Međutim, danas uglavnom promatramo čestice. Upravo zato, morao je postojati nekakav disbalans.

Najpreciznija mjerenja do danas

Fizičari ispituju CPT teorem kako bi objasnili postojeću asimetriju materije i antimaterije. „Eksperimentom ALICE pokušava se pronaći razlika visoko-preciznim mjerenjem svojstava čestica i njihovih antičestica koje se proizvode sudarima čestica u LHC-u“, objasnio je Dahms. U istraživanju su znanstvenici istraživali omjer mase i naboja helij-3 jezgre i jezgre deuterija te njihovih antičestica. Naboj i masa određuju se mjerenjem tragova čestica te mjerenjem gubitka energije, specifičnog za svaku česticu, unutar Komore vremenske projekcije (TPC). TPC je srce sustava za mjerenje eksperimenta ALICE. Rezultati objavljeni u časopisu Nature Physics najpreciznija su mjerenja do danas u ovom polju te zasada potvrđuju CPT teorem.

Istraživači trenutačno rade na poboljšavanju ALICE detektora kako bi ispitivanja učinili još preciznijima. „Trenutačno možemo vidjeti otprilike 500 sudara po sekundi“, rekla je Fabbieti. „Uskoro bismo trebali doći do brojke od 50.000 sudara po sekundi.“ Trenutno rade na projektu GEM-TPC, odnosno zamjenjivanju postojećih višežičnih komora najsuvremenijim GEM folijama koje omogućuju bolju spacijalnu rezoluciju. Cilj GEM-TPC-a daljnje je poboljšavanje TPC-ovih očitavanja. Instalacija novih detektora planira se za 2018. godinu.

Izvor: TUM

Podijeli.