Kaj iščejo s pospeševalnikom v Cernu

0
27

Ob rojstvu vesolja, ob velikem poku, naj bi nastalo enako snovi kot anti-snovi. Danes pa v vesolju anti –snovi ne opazijo. Morda bodo zadovoljiv odgovor našli z raziskavami ob velikem novem pospeševalniku LHC v mednarodnem raziskovalnem centru CERN v Ženevi, Švica.

Kaj v našem primeru pomeni predpona »anti« je lepo povedal pesnik Janez Menart: »Anti-avion je ptič. Anti-Pepe – to je Pepca, anti-panti je pa nič.«

Kot marsikaj drugega v naravi, so obstoj anti-snovi napovedale enačbe. Leta 1932 pa so kot prvi vzorec te snovi odkrili anti-delec elektrona, ki so mu dali ime pozitron. Pozneje so ugotovili, da pozitrone sevajo nekatera radioaktivna jedra. Lahko pa ob izničenju žarka gama ali rentgenskega žarka dovolj visoke energije nastane par elektron – pozitron, ki imata popolnoma enaki masi. Električna naboja sta tudi enaka, vendar z nasprotnim predznakom. Elektron je negativen, pozitron pa pozitiven. Ko pozitron leti po snovi (tudi v kondenziranih snoveh je veliko praznega prostora), ob srečanju z elektronom iz atoma, oba »izgineta«, rodita pa se dva žarka gama. Iz žarka gama med katere spadajo tudi rentgenski žarki dovolj visoke enrgije, se torej lahko rodi par, pri izničenju para pa se lahko sprostita dva žarka gama. Energija, ki po Einsteinu vključuje tudi energijo skrito v masi, se pri obeh procesih ohranja.

Kot zanimivost velja omeniti, da nekatere sevalce pozitronov s pridom uporabljajo za medicinske preiskave. Pri ugotavljanju bolezenskih žarišč na primer v možganih pacientu vbrizgajo sevalec pozitronov, ki ima življenjsko dobo nekaj minut (da mu sevanje ne bi povzročilo prevelike škode), vendar v taki raztopini, ki se nabere predvsem na obolelem mestu. Izsevani pozitroni se v bližini nastanka srečajo z elektroni okoliške snovi in izsevajo dvojice žarkov gama. Prestrežejo in izmerijo jih z ustreznim detektorjem.

Podobno, kot lahko iz žarka gama iz njegove energije nastaneta par elektron-pozitron, (delec – anti-delec), naj bi ob rojstvu vesolja ob velikem poku nastali delci-antidelci. Bili naj bi to kvarki (q+) in anti-kvarki (q-), ki so najmanjši delci snovi. V šoli so nas sicer učili, da so najmanjši delci v atomskih jedrih protoni in nevtroni, danes pa vemo, da so oboji sestavljeni iz kvarkov.Takoj po velikem poku naj bi bilo enako snovi, kot anti-snovi. Danes pa anti-snovi v vesolju praktično ne najdejo, čeprav bi morala biti opazljiva z optičnimi instrumenti, podobno, kot snov.

Če bi ob velikem poku nastalo popolnoma enako število kvarkov (q+), kot anti-kvarkov (q-), bi za obstoj vesolja morali biti ločeni, eni in drugi, vsak v svojem prostoru. V primeru, ko bi bili delci in anti-delci pomešani, bi se med seboj »izničili« in vesolje bi bilo eno samo morje energije, brez snovi.

Za današnjo maso snovi v vesolju pa bi bilo dovolj, če bi se približno na deset milijonov parov kvark in anti-kvark pojavil en kvark preveč. Ko naj bi se vsi pari (q+) in (q-) med seboj izničili, bi od viška delcev (q+) ostalo dovolj snovi za današnje vesolje.

Prve podatke o tem presežku so raziskovalci že pridobili. Vendar ne s astronomskimi opazovanji vesolja, ampak z velikimi pospeševalniki. Pri s pri tem z masnimi delci obstreljujejo druge masne delce (pogosto kar protone s protoni) s tako veliko energijo, da se približajo razmeram, ki so veljale skoraj neposredno po velikem poku. Nove, natančnejše podatke pa upajo pridobiti ob novem velikem evropskem pospeševalniku LHC, ki so ga pred kratkim pognali v tek v Švici.

Pri teorijskih raziskavah razlik v lastnostih delcev in anti-delcev so uspešni tudi slovenski fiziki. V raziskovalni skupini, ki sodeluje i z mednarodnimi ustanovami, so raziskovalci Univerze v Novi Gorici, Ljubljani in Mariboru ter Instituta Jožef Stefan iz Ljubljane.

Foto: Wikipedia

Prijava

Za komentiranje se prijavite