Pozitronium - molekuly z hmoty a antihmoty  
Isaac Asimov dal svým robotům pozitronický mozek. Z podobné substance jsou i androidi ze Star Treku. Že by na molekulách tvořených současně hmotou i antihmotou, přece jen něco bylo?

 

 

Zvětšit obrázek
Vakuová komora, kde pozitrony jsou implantovány do porovitého filmu tvořeného křemíkem. Magnetické cívky jimižprotéká proud 1000 ampérů po několik setin milisekundy, generují silné magnetické pole. To dokáže stlačit a zúžit paprsek pozitronů. Kredit: D. Cassidy

Dva roky po zveřejnění myšlenky, že by se atomy vytvořené z hmoty a antihmoty mohly spojovat v molekuly, přináší kalifornští vědci důkaz, že takové párování je možné.

 

Zvětšit obrázek
Allen Mills, fyzik, astronom, vizionář.


Existenci pozitronu poprvé předpověděl r. 1928 Paul Dirac. Pozorován byl ale až v roce 1932 Carlem Andersonem, který této částici dal jméno. Jen pro zajímavost, odbočíme. Anderson rovněž navrhoval přejmenovat elektron. Chtěl ho nazvat negatronem. Neujalo se to.

 


Pozitron, nebo také antielektron, je antičástice elektronu. Jde o složku antihmoty, která má kladný elementární elektrický náboj. Její spin je 1/2 a je stejně hmotná jako elektron. Pozitrony mohou vznikat při beta + radioaktivním rozpadu, nebo interakcí hmoty s fotonem s energií nad 1,022 MeV. To všechno o pozitronu a o možnosti vzniku páru elektron-pozitron, bylo již známo.

 


David Cassidy a Allen Mills z University of California at Riverside nyní přichází s něčím zcela novým. Tvrdí, že mají doklad o existenci molekul, ve kterých pozitrony (elektronoví sourozenci z antihmoty) jsou spolu svázány pomocí elektronů. Tohoto hybrida hmoty s antihmotou nazvali molekulárním pozitroniem. Zkráceně Ps2.

 

 

Protože elektrony a pozitrony mají stejný (i když opačný) náboj, mohou být k sobě připoutány obdobně, jako když v nám známém atomu vodíku obíhá okolo kladně nabitého protonu elektron.

 

 

Zvětšit obrázek
David Cassidy, specialista na laboratorní přípravu antihmoty o nízké energii

Teoreticky by  atomy pozitronia (páry elektron-pozitron),  měly být také schopny vytvořit molekuly, stejně jako dva vodíkové atomy formují molekulu vodíku H2. Protože hmota pozitronu je  1/1836 protonu, molekuly pozitronia by byly mnohem lehčí než vodík.
Podobných zvláštností na nové substanci (bojím se říci slovo hmotě, protože se jedná o směs hmoty s antihmotou), je více.  Ps2   je zvláštní třeba i tím, že než aby se dva dobře definované atomy  k sobě spořádaně připojily, čtyři částice začnou jedna okolo druhé obíhat a provádí jakési společenské tanečky.

 

Clifford Surko, šaman, který dokáže připravit pozitrony hromadně. Chytá je za pomoci křemíku do pasti a prodlužuje jim tak život.

Dalším specifikem je jejich nicotnost. Molekuly je obtížné spatřit. Sotva se objeví, s pšouknutím a zábleskem zmizí. Hmota a antihmota se vzájemně anihilují. Přemění se do dvou fotonů gama záření. V případě jejich izolace ve vakuu, přežívají atomy pozitronia poněkud déle, přesto to je méně než miliontina sekundy.


Cassidy a Mills si vzali do hlavy, že pokud připraví dostatek pozitronia a atomy, předtím, než zaniknou, zabudují do molekul. Myšlenka stará dva roky, ale jak prokázat, že to jde? Vyšli z úvahy, že pokud se atomy spojí, měly by o sobě dát vědět změnou svého charakteristického podpisu. Tím je gama záření, ke kterému dochází při jejich anihilaci.

 


Cassidy a Mills přizvali do party třetího kolegu Clifforda Surkoa z University of California ze San Diega. Ten umí pozitrony „koncentrovat“. To je důležité, aby byla vůbec nějaká šance, že se jich ve stejném okamžiku na jednom místě vyskytne víc. Surko k tomu používá triku s pórovitým křemenným sklem. To totiž chytá pozitrony jako do pasti.

 

Chlazení

Zvětšit obrázek
Pohled do Millsovy „pozitronové“ dílny, kde vzniká pozitronový laser. Kredit: UCR

Konečnou fází jejich práce bylo rozpitvání dat týkajících se intenzity gama záření v závislosti na měnící se teplotě při které k anihilaci dochází. Teoreticky by k anihilaci elektronu s pozitronem mělo dojít rychleji u molekuly Ps2, než u samotných atomů Ps. To proto, že jejich vazba zvyšuje riziko kolize. Směs pozitronů by měla zaujímat větší proporce než molekuly vzniklé při nízké teplotě, kdy je nízká teplota učiní stabilnějšími. Gama záření by se mělo stát intenzivnější, pokud se směs zchladí. Tak jak předpověděli, tak se také stalo. Důkaz směsných molekul na bázi hmoty a antihmoty byl podán.

 

Podle vědců by odhalení existence této molekulární substance, mělo přispět k pochopení nejožehavějšího problému elementární fyziky – proč je ve vesmíru mnohem více hmoty než antihmoty?


Kromě teoretizování o vesmíru má Mills ještě jeden praktický cíl. Chce vyrábět Ps2 molekuly v takovém množství, aby při jejich anihilaci vzniknul laser. Laser gama paprsků o vysokých energiích. Pokud se mu zase bude dařit a připraví tisíce atomů pozitronia, které spolu začnou ve stejnou dobu anihilovat, budou mít vojáci brzo o jednu hračku navíc.

 

Pramen: Nature
 

Datum: 13.09.2007 11:11
Tisk článku

Související články:

Co opravdu říká supernova SN1987A k rychlosti světla     Autor: Vladimír Wagner (05.07.2014)
Přelomové pozorování magnetických monopólů ve kvantovém oblaku     Autor: Stanislav Mihulka (30.01.2014)
Kočka Šklíba novým kvantovým paradoxem     Autor: Stanislav Mihulka (28.11.2013)
Kvantové jámy jako účinné sběrače energie     Autor: Stanislav Mihulka (29.10.2013)
Nobelova cena za fyziku pro Peter W. Higgse a Francoise Englerta     Autor: Vladimír Wagner (08.10.2013)



Diskuze:


Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace