Pozitron v kleci. Kredit: Gerald Gabrielse.

Vědci fascinuje antihmota, ale je těžké ji zkoumat, kvůli její nedůtklivé povaze a sklonům k anihilaci. Tým Northwestern University nedávno jako první úspěšně zkrotili pozitron čili antielektron a dokázali ho přimět, aby po velmi dlouhou dobu setrval ve velice přesně nastaveném kvantovém stavu. Nebylo to ale jednoduché.

Nejprve museli zachytit rychle letící pozitron vzniklý při radioaktivním rozpadu, konkrétně rozpadu vzácného radioaktivního izotopu sodíku-22, a pak ho hned ochladit téměř na absolutní nulu. Poté pozitron umístili do téměř dokonalého vakuu, aby se nemohl dotknout běžné hmoty. To by vedlo k velmi výbušnému setkání. Gerald Gabrielse a jeho kolegové kvůli tomu postavili kvantový cyklotron s jediným pozitronem. Pozitron se tam chová podobně jako umělý atom s kvantovými energetickými hladinami, které mohou vědci ovládat a pozorovat.

Gerald Gabrielse. Kredit: Shane Collins.

Proč si hrát se single pozitronem? Jde o to, že by to mohlo vést k doposud nejpřesnějšímu testu základní symetrie mezi elektrony a jejich antihmotovými protějšky. Podle standardního modelu částicové fyziky by elektrony a pozitrony měly být téměř dokonalými zrcadlovými protějšky. Když vědci změří magnetické vlastnosti pozitronu s extrémní přesností a porovnají je s vlastnostmi elektronu, podrobí tuto základní symetrii zatím nejpřísnější zkoušce. Pokud by se naměřené hodnoty neshodovaly, bude z toho trhlina ve standardním modelu a kdo ví, co se vynoří.

Krotitelé pozitronů. Kredit: Northwestern University.

Jak přiznává Gabrielse, antihmota vděčí za svou popularitu především science fiction. Když se elektron srazí s pozitronem, navzájem se bezezbytku anihilují. Právě tohle dráždí představivost autorů science fiction. S anihilací se pojí záhada o tom, proč vlastně ve vesmíru je vůbec nějaká hmota. Při Velkém třesku mělo podle mainstreamové fyziky vzniknout stejné množství hmoty a antihmoty. Kdyby tomu tak bylo, částice s antičásticemi by se tehdy navzájem anihilovaly a ve vesmíru by nezůstalo vůbec nic, tedy kromě záření.

Zkrocení pozitronu dalo vědcům zabrat. Použili nejmodernější past, která kombinuje speciálně uspořádaná elektrická a magnetická pole. Díky nim je možné udržet pozitron uprostřed ničeho. Pozitron zmrazený na 300 milikelvinů pak zůstal v Gabrielseho laboratoři uvězněný jako Sandman u Rodericka Burgesse.

Gabrielseho tým v předchozí studii pomocí kvantového cyklotronu s jediným elektronem změřil magnetický moment elektronu s relativní přesností přibližně jedné biliontiny, tedy asi 1 ku 10¹². Jde o jedno z nejpřesnějších měření, jaká kdy byla u elementární částice provedena. Teď chce Gabrielse provést stejné kvantové měření se zachyceným pozitronem a následně oba výsledky porovnat. Pokud se budou výsledky lišit, bude to bomba.

Video: Gerald Gabrielse: Measurement of the Electron Magnetic Moment Using a One-Electron Quantum Cyclotron

Video: Antimatter and other deep mysteries – Public lecture by Dr. Gerald Gabrielse

Literatura

Northwestern University 21. 10. 2026.

arXiv 2605.08147.