Физика от ЦЕРН (4): Търсенето на антиматерията

Експериментът ASACUSA за производство на антиводород: кухина (в зелено) за свръхфини преходи, шестполюсен магнит (червено/сиво) и антиводороден детектор (злато) (снимка: CERN)

През 1928 г. британския физик Пол Дирак е написал едно уравнение, което комбинира квантовата теория и специалната теория на относителността, за да опише поведението на електрон движещ се с релативистична скорост (скоростта на светлината). Уравнението, с което Дирак спечели Нобелова награда през 1933 г. (Нобелова награда за 1933 г.), поставя проблем: точно както уравнението x² = 4 може да има две възможни решения (х = 2 или х = -2), така и уравнението на Дирак може да има две решения, едно за електрон с положителна енергия и едно за електрон с отрицателна енергия. Но класическата физика (и здравия разум) диктува, че енергията на частиците трябва да е винаги положителна.

Според Дирак и неговото собствено тълкуване на уравнението, това означава, че за всяка частица съществува съответна античастица, точно съответствие на частицата, но с противоположен заряд. На електрона трябва да съответства "антиелектрон", например, идентичен във всяко едно отношение, но с положителен електрически заряд. Сега ние знаем, че това е частицата позитрон, открита експериментално през 1932 от Карл Андерсън (Нобелова награда за 1936 г.). Това прозрението отваря възможността за съществуването на цели галактики и вселени, изработени от антиматерия.

Когато материята и антиматерията влязат в контакт, те анихилират - изчезват в енергиен взрив. Според физичните теории Големият взрив трябва да е създал равни количества материя и антиматерия. Така че, изниква въпросът, защо сега наблюдаваме много повече материя отколкото антиматерия във Вселената? Този въпрос предстои да намери своето решение.

Източник: ЦЕРН