Таблица антиматерије

Какву бисте таблицу периодног система елемената, коју је измислио генијални руски хемичар Димитриј Иванович Мендељејев, обесили на зиду Бизарове учионице?

(Бизаро је, у сваком погледу, супротан Супермену, поред осталог, ужива да му наносите бол.)

Вероватно, антипериодни систем елемената, са антиматеријом.

Антиматарија је слика у огледалу обичне материје, од које је саздано све што видимо и додирујемо. Уместо негативно наелектрисаних електрона, састоји се од позитивно наелектрисаних позитрона. На исти начин, наши позитивно наелектрисани протони преобраћају се у негативне антипротоне. Постоје и неутрални антинеутрони.

У првих неколико делића секунде бурног рађања космоса, пре 13,7 милијарди година („Велики прасак”), имало је подједнако материје и антиматерије. Куда је потоња ишчезла?

Закони природе (физички) учинили су да се у неким одликама материја и антиматерија разликују, данас се претпоставља да су те разлике биле кључне за будућу судбину једне и друге. У једном, од два постојећа, (покушаја) објашњења – материја је, једноставно, продрла у подручје поменуте експлозије, које је образовало простор и време нашег космоса. Испоставља се да је антиматерија у томе била неуспешна.

„Плес смрти” у магновењу

Општеприхваћена теорија, стандардни модел који описује најситније састојке и владaјуће силе у космосу, подучава да је антиматерија састављена од основних (елементарних) античестица као што се материја састоји од честица.

Сваку честицу красе особине (маса, наелектрисање, спин или обртање...) по којима се разликује од осталих. И за сваку постоји одговарајућа античестица, чије су неке одлике (попут масе или спина) истоветне, а друге (као што су наелектрисање или магнетни моменат) супротне. Најпознатији пример су електрон и позитрон, чији су обратни наелектрисање и магнетни моменат, а остале особености исте.

Материја и антиматерија у магновењу одиграју „плес смрти”, поништавајући једна другу, уз ослобађање огромне енергије у виду гама зрачења и сличног исијавања. На постојање античестица и антиматерије први је 1928. указао енглески научник Пол Дирак, доцније нобеловац, замишљајући позитивно наелектрисани електрон, или позитрон, што је у огледима потврђено после четири године.

Уколико ма која честица дође у додир са античестицом – рецимо, електрон дотакне позитрон – једна другу пониште (анихилација) у страховитом ослобађању енергије.

Од 1955. године, када су у акцелераторима („сударачи честица”) уочени антипротон и антинеутрон­, до наших дана је опажен низ античестица, а први узорци језгра антиматерије (антипротон слепљен са антинеутроном) уочени су тек деценијама касније. У Европском центру за нуклеарна истраживања (ЦЕРН) 1995. су, коначно, попунили прву празнину (коцкица) у антипериодној таблици, створивши антиатом – антиводоник, с једним позитроном који је кружио око усамљеног антипротона. (Антиознака или антисимбол антиводоника је H с цртицом изнад).

Код обичног водоника око протона, који представља атомско језгро, кружи један електрон, а код антиводоника око антипротона облеће антиелектрон (позитрон).

Као што свакојаким обједињавањем (комбинацијом) најсићушнијих честица настаје материја, на исти начин од античестица настаје антиматерија. Постојан атом антиводоника може, рецимо, настати везивањем позитрона за антипротон, са особинама које би требало да буду исте као код обичног водоника. И заиста, у сударима антипротона с млазом атома ксенона појавио се атом антиводоника.

За добијање антиматерије, иначе, неопходно је невероватно много енергије, зато што она веома кратко потраје у овом делу космоса пребогатом материјом. И то је изузетно сложен подухват.

Два скорашња открића, међутим, подупрла су надања да је ће једног дана бити испуњена упражњена места у антипериодној таблици.

Ден Браун и терористи

У марту је међународна истраживачка дружина у Националној лабораторији Брукхевен (САД) створила прво језгро антихелијума-4, парњака хелијума (редни број два у Мендељејевљевој таблици) из нашег света. Претходно су начинили антихелијум-3, али је антихелијум-4 здружио више антиматерије него што су икада спазили на једном месту.

                          ВОДОНИК                                                    АНТИВОДОНИК

То је додатни доказ да антиматерија може да се повеже у стабилне гроздове, као што то чини материја. Претпостављало се, али је тек сада потврђено.

Подједнако је важно што су научници у ЦЕРН-у крајем априла осмислили поступак заробљавања антиводоника. Најпре су добили антиводоник, на изузетно високој температури, а потом су антиатоме неколико делића секунде задржали у несвакидашњем „електромагнетном кавезу”, пре него што су они ишчезли.

Нови начин подразумева да се антиматерија охлади, што олакшава заробљавање, а затим убаци у необично складиште, у којем је потрајала готово 17 минута. Овакав приступ, сматрају упућени, може да продуби наше разумевање настанка антиматерије. (Можда Земљина гравитација одбија атоме антиводоника, због чега се они одмах разграђују.)

На ускрснуће следећег антиелемента – антилитијума, чекаћемо годинама. Нико не зна колико дуго. Брзина стварања антиматерије опада, чак 1.000 пута, са сваким новим антипротоном или антинеутроном. Вештачки начинити антилитијум (три антипротона и три антинеутрона) – око милион пута је теже него хелијума-4. И за сада је, вероватно, изван технолошког досега постојеће опреме. Постоји ли друга стаза?

Физичари делом изучавају антиматерију да би одгонетнули једну од најзапретанијих загонетки. У „Великом праску”, како се претпоставља, створена је подједнака количина материје и антиматерије и еонима давно поништена. Отуда се чини да унаоколо материје има у изобиљу, нико не зна зашто.

Можда страхотна експлозија није испоручила једну и другу у подједнаким количинама или је избацила огромне грудве материје и антиматерије у различитим смеровима? У том случају, сва антиматерија се налази у галаксијама далеко од нас.

Проучавање антиводоника и антихелијума помоћи ће проналажењу антиелемената у удаљеним космичким пространствима, у волшебним антизвездама. Уколико их има, састоје се од антихелијума, антиугљеника, антизлата. Исти су изгледи да су настала антибића, утемељена на антихемији из периодне таблице антиелемената.

Тамо далеко, Бизаро, свакако, има свог вечитог супарника – Антисупермена.

Физичари се, приметили сте, муче да античестице што дуже задрже у електромагнетном заробљништву, одвојене од обичне материје. Зашто? Надају се да ће тако одшкринути врата антисвета. Својства антиматерије се, иначе, искушавају у условима који ни издалека не сличе описима Дена Брауна у роману „Анђели и демони”. (Сетите се завереника који покушавају да украду тајанствену антиматерију.) Уз то, и веома скупим: за грам морате утрошити 25 милијарди долара! Толико мало је створено антиматерије да се терористи не би овајдили. Поуздано знамо да антисвет још није откривен.