Niutono antiobuolys: antimedžiaga turėtų kristi... aukštyn?

Kad išsiaiškintų tai, CERN ir Lorenso Berklio nacionalinės laboratorijos mokslininkai nusprendė prisiminti seną gerą Niutono metodą ir paleisti truputį antimedžiagos (ne visą antiobuolį, žinoma) žemyn.

Antimedžiaga, veidrodinė įprastos medžiagos priešingybė, yra keistas sutvėrimas. Antimedžiagos atomai ir dalelės turi priešingą krūvio ženklą ir atitinkamai elgiasi. Kai dvi tokios priešingybės susiduria, geriau būti nuo jų kuo atokiau – jos akimoju anihiliuoja.

Tačiau mokslininkams seniai neduoda ramybės kitas klausimas – galbūt antmedžiagos dalelės visai kitaip reaguoja į gravitaciją? Kitaip tariant, galbūt antimedžiaga „krenta“ aukštyn? O kaipgi svoris? Ar antimedžiaga sveria tiek pat, kiek ir įprastinė medžiaga? O gal antimedžiaga sukuria antigravitaciją? Kad tai išsiaiškintų, CERN ir Lorenso Berklio nacionalinės laboratorijos fizikai nusprendė imtis prieš kelis šimtmečius Izaoko Niutono išmėginto metodo ir pabandė šiek tiek antimedžiagos numesti žemyn.
Jokių tiesioginių požymių apie antimedžiagos atsaką į gravitacijos viliones iki šiol niekam nėra pavykę užfiksuoti. CERN tyrimų centre vykdomame ALPHA eksperimente (antimedžiagos tyrimo eksperimente) dalyvaujantys mokslininkai mėgino tai išsiaiškinti, pasirinkdami savotišką „aplinkkelį“.

Iš pradžių tyrėjai pasigamino antimedžiagos – sujungė antiprotonus su pozitronais (protonų ir elektronų priešybės) ir gavo antivandenilio atomų. Šiuos patalpino stipriame magnetiniame lauke taip, kad jie nesiliestų prie konteinerio sienelių, nesusiliestų su medžiagą sudarančiomis savo priešybėmis ir neanihiliuotų.

Tada tyrėjai išjungė magnetinį lauką, leisdami antimedžiagai laisvai kristi. Įsidėmėję, kur tiksliai kybojo antiatomas prieš išjungiant magnetinį lauką, ir žinodami jo greitį, kol jis kybojo magnetiniame lauke, mokslininkai galėjo paskaičiuoti, kiek laiko reikės kristi ir taip įvertinti gravitacijos efektą antiatomui. Po eksperimento paaiškėjo, kad antivandenilis gravitacijos sąlygomis jokių keistenybių nepateikė. Kitaip tariant, jei nuo susilietimo su priešybėmis apsaugotas Niutono antiobuolys būtų paleistas žemyn, regis, jis taip pat kristų žemyn.

Visgi įsigilinus į eksperimento rezultatus paaiškėjo, kad jie – ne tokie aiškūs. Mat magnetinis laukas išsijungia ne žaibiškai – kad jo neliktų, turi praeiti apie 30 tūkstantųjų sekundės dalių. Individualių atominių dalelių pasaulyje tai yra labai didelis laiko tarpas. Be to, rezultatus sudrumstė ir individualūs kai kurių antiatomų anihiliavimo atvejai. Kad būtų pasiektas statistinis eksperimento patikimumas, fizikams būtų tekę triūsti ne vienus metus.

Tačiau yra ir gerų naujienų: technologinį tokio eksperimento įvykdymą galima laikyti reikšmingu proveržiu. Tai yra pirmas kartas, kai kažkas tiesiogiai pamėgino įvertinti gravitacijos efektą laisvai krintančiai antimedžiagai. Kitaip tariant, tai – tik pirmas žingsnelis, bet jis žengtas.

„Ar egzistuoja antigravitacija? Iš atliktų laisvojo kritimo eksperimentų kol kas negalime pasakyti nei taip, nei ne, - pranešime spaudai atsargią poziciją dėsto Berklio laboratorijos mokslininkas Džoelis Fajansas (Joel Fajans). – Tačiau tai – tik pirmi eksperimentai. Jie – tikrai ne paskutiniai.“