Evoluţia universului
Trăim într-un univers compus din materie; antimateria a dispărut fără să lase urme. Acest mister nu a fost descifrat încă. O nouă idee propusă pentru a găsi răspunsul este folosirea unei molecule, monometoxidul de radiu, radioactive, care are o formă ce ar ajuta oamenii de știință să efectueze experimente cu o sensibilitate crescută.
Ce este antimateria?
Fiecare particulă pe care o cunoaștem are o antiparticulă corespunzătoare; de exemplu electronul are că antiparticulă pozitronul (antielectronul), care, spre deosebire de electron, are o sarcină electrică pozitivă. La fel, protonul are că antiparticulă antiprotonul, cu sarcină electrică negativă. Inclusiv neutronul, care este neutru din punct de vedere electric, are o antiparticulă: antineutronul, întrucât acesta este compus din antiquarcuri.
Încă nu este clar dacă neutrinii și antineutrinii sunt particule diferite sau, dimpotrivă, este un caz în care particula și antiparticula sunt aceleași.
Antimateria a apărut în fizică la început că o curiozitate matematică, într-o ecuație a lui Paul Dirac la sfârșitul anilor ’20 ai secolului trecut, care avea obiectivul să descrie electronul, însă avea o a două soluție care nu era clar la ce anume corespunde. La câțiva ani distanță au fost însă descoperite în studiul razelor cosmice primele antiparticule care se formau în urma interacțiunii razelor cosmice cu materia normală. De atunci antimateria este produsă și studiată la acceleratoarele de particule din lumea întreagă.
Misterul dispariției antimateriei
Actuala noastră teorie despre univers, despre nașterea și evoluția acestuia, spune că imediat după Big Bang trebuiau să existe un număr egal de particule și antiparticule. Fiecare particulă ar fi avut o antiparticulă. Dacă așa stau lucrurile, acestea ar fi trebuit să se anihileze și să lase în urmă doar energie – fără materie. Totuși, trăim într-un univers compus din materie – antimateria a dispărut!
Cum a fost posibil una ca asta? Acesta este misterul dispariției antimateriei din univers. Se crede că răspunsul la această întrebare este legat de legile fizicii particulelor elementare, care ar fi diferite în lumea materiei față de cele din lumea antimateriei. Astfel de diferențe au fost deja observate, de exemplu în lumea kaonilor (particule ce conțin quarcul straniu), însă nu sunt suficiente pentru a explica supraviețuirea unei cantități așa mari de materie, precum cea pe care o vedem în univers. Ar trebui să existe și alte asimetrii, care să fie verificate de experimente.
Un nou experiment cu o moleculă radioactivă
Până la ora actuală asimetriile au fost căutate în lumea particulelor, cum ar fi de exemplu neutronul (unde nu au fost descoperite) sau kaonul (unde au fost descoperite în cantitate foarte mică). A fost astfel descoperită o așa-numită asimetrie CP – adică legile fizicii nu sunt identice dacă schimbă particulele cu antiparticulele (simetria C) și se efectuează experimentul schimbând și coordonatele (P – paritate) pentru kaoni.
Cercetătorii au propus să caute aceste asimetrii nu doar cu particule, ci cu molecule mai complexe: precum molecula ionizată radioactivă monometaoxidul de radiu RaOCH3+. Această moleculă are o formă asimetrică, cu o distribuție a sarcinii electrice care ar face-o mai sensibilă pentru studii de asimetrii CP. Practic, o eventuală asimetrie ar fi amplificată de sute de mii de ori! Atât experimentul, cât și calculele teoretice aflate la baza acestei propuneri au fost publicate în două articole în revista Phys. Rev. Letters. Experimentul propus este complex, întrucât folosește metode de fizică cuantică pentru a citi semnalele.
Antimateria ca resursă
Dispariția antimateriei reprezintă un adevărat mister. Între timp, antimateria este folosită inclusiv în spitale – în așa-numită tehnică PET – tomografia cu emisie de pozitroni, unde pozitronii emiși în reacții de dezintegrare sunt folosiți pentru a crea imagini ale organelor noastre, în cadrul așa-numitor tehnici neinvazive. Un mister, dar și o resursă – antimateria probabil ascunde încă multe mistere.
