HISTORIJSKI EKSPERIMENT: U CERN-u se pripremaju na prvi prevoz antimaterije

Evropski laboratorij za fiziku čestica priprema prvi transport antimaterije u historiji, što bi moglo otvoriti nova vrata u razumijevanju porijekla svemira.

Kada kamion napusti kompleks CERN-a, evropskog laboratorija za fiziku čestica u blizini Ženeve, sva pažnja bit će usmjerena na njegov izuzetno vrijedan teret – uređaj težak oko jedne tone koji sadrži jednu od najneobičnijih supstanci na Zemlji.

Planirana probna vožnja, koja bi trebala trajati oko 20 minuta unutar samog kampusa, predstavlja prvi pokušaj transporta antimaterije u historiji. Riječ je o materiji toliko osjetljivoj da pri kontaktu s običnom materijom dolazi do njihovog potpunog poništenja uz oslobađanje čiste energije.

Godine rada prethodile su ovom trenutku. Ako test uspije – odnosno ako se antimaterija vrati netaknuta – otvorit će se mogućnost njenog transporta u druge laboratorije. Tamo bi naučnici mogli provoditi izuzetno precizna mjerenja, u pokušaju da odgovore na jedno od ključnih pitanja fizike: zašto je svemir izgrađen od materije, a ne od antimaterije.

Prema riječima Christiana Smorra, fizičara uključenog u eksperiment, osnovna dilema ostaje neriješena: odakle uopće dolazi materija i zašto antimaterija gotovo da ne postoji u našem svemiru.

ANTIMATERIJA – ŠTA JE I ČEMU SLUŽI
Antimaterija je skup čestica koje su gotovo identične običnoj materiji, ali imaju suprotan električni naboj. Kada se sudare s materijom, obje nestaju (praktički se poništavaju) i pretvaraju se u energiju.
Iako zvuči kao naučna fantastika, antimaterija ima realne primjene – koristi se u medicini (npr. u PET skenerima za dijagnostiku), a potencijalno bi mogla poslužiti i kao izuzetno snažan izvor energije. Ipak, njena proizvodnja i skladištenje su izuzetno složeni i skupi, pa su praktične primjene zasad ograničene.

Antimaterija je odavno prisutna u popularnoj kulturi – od pogona svemirskih brodova u seriji Star Trek do zapleta u romanu Anđeli i Demoni autora Dana Browna. Međutim, stvarnost je znatno manje dramatična.

Naime, antimaterija postoji i u svakodnevnom životu – čak i banane emitiraju izuzetno male količine antičestice kroz radioaktivni raspad kalija. No te količine su zanemarive za ozbiljna istraživanja.

Uređaj koji će se prevoziti iz CERN sadrži tek hiljadu čestica antimaterije – masu toliko malu da je praktično nemoguće izmjeriti. Čak i u slučaju kvara, oslobođena energija bila bi minimalna i bezopasna, negdje oko 0,00000018 J. Iako antimaterija u teoriji može proizvesti ogromne količine energije, u ovom konkretnom slučaju količina je toliko mala da je efekat fizički zanemariv.

Teorijski temelj antimaterije postavio je 1928. godine Paul Dirac, koji je spojio kvantnu mehaniku i Teoriju relativnosti Alberta Einsteina. Time je predvidio postojanje antičestice – svakoj čestici odgovara njena „zrcalna“ verzija.

Samo četiri godine kasnije, Carl Anderson otkrio je pozitron – anti-elektron – što je potvrdilo Diracovu teoriju.

Savremeni modeli svemira pretpostavljaju da su nakon Velikog praska nastale jednake količine materije i antimaterije. Međutim, ostaje nejasno zašto je danas gotovo sva antimaterija nestala.

Prema Jacku Devlinu s Imperial Collegea iz Londona, upravo ta neravnoteža predstavlja srž jedne od najvećih misterija moderne fizike.

CERN – SRCE ISTRAŽIVANJA MIKROSVIJETA
CERN je najveći svjetski laboratorij za fiziku čestica. Smješten na granici između Švicarske i Francuske, u blizini Ženeve. Osnovan je 1954. godine kao zajednički evropski naučni projekt s ciljem istraživanja fundamentalne strukture materije.

Najpoznatiji je po Velikom hadronskom sudarača (LHC), kružnom tunelu dugom oko 27 kilometara u kojem se čestice ubrzavaju i sudaraju. U tom sistemu naučnici ubrzavaju čestice do ekstremnih brzina (više od 99,999999% brzine svjetlosti) i sudaraju ih kako bi proučili osnovne gradivne blokove svemira i zakone koji njima upravljaju.

CERN je osnovalo 12 evropskih država, a danas okuplja 23 države članice koje finansiraju i upravljaju njegovim radom. Pored njih, u radu učestvuju i brojne pridružene članice i partnerske zemlje iz cijelog svijeta, uključujući i države koje nisu formalni članovi, ali učestvuju u projektima i eksperimentima.

Bosna i Hercegovina ima status pridružene članice CERN-a od 2019. godine, što omogućava domaćim naučnicima i kompanijama učešće u istraživačkim i tehnološkim projektima ove institucije.

Laboratorij igra ključnu ulogu u istraživanjima fundamentalnih zakona fizike, uključujući i proučavanje antimaterije, porijekla mase i ranih faza razvoja svemira.

U okviru tzv. „Tvornice antimaterije“, naučnici u CERN-u stvaraju antiprotone, tako što sudaraju protone velikih energija s metalnim pločama. Dobijene čestice se zatim usporavaju i hvataju u posebne detektore.

Ipak, sam laboratorij nije idealno mjesto za najpreciznija mjerenja zbog jakih elektromagnetskih polja. Upravo zato se planira transport antimaterije u druge istraživačke centre, poput Univerziteta u Dizeldorfu.

Tehnički izazovi su ogromni: antimaterija mora biti izolirana u gotovo savršenom vakuumu, na temperaturama blizu apsolutne nule (oko -269°C), i držana stabilnom pomoću snažnih magnetnih i električnih polja.

Najveći rizik tokom transporta nije sudar ili naglo kočenje, već – banalni zastoj u saobraćaju i eventualni prekid napajanja.

Upravo zato će prvi test biti ključan. Ako uspije, označit će prekretnicu u eksperimentalnoj fizici i otvoriti put novim istraživanjima o samom nastanku svemira.

Priredio: O. Delić

svemir