Fizičari u CERN-u, najvećem svjetskom laboratoriju za fiziku čestica, objavili su otkriće rijetke čestice koja bi mogla pomoći u rješavanju jednog od najvećih pitanja moderne znanosti: zašto je svemir ispunjen materijom, dok je antimaterija gotovo u potpunosti nestala? Ova čestica, nazvana antihiperhelij-4, nije samo iznimno rijetka već i najteža antimaterijska čestica ikad otkrivena u Velikom hadronskom sudaraču (LHC). Ovo revolucionarno postignuće rezultat je rada tima ALICE (A Large Ion Collider Experiment), čiji se eksperimenti usredotočuju na istraživanje najsloženijih struktura antimaterije.
Što antihiperhelij-4 čini toliko posebnim?
Kako bismo razumjeli važnost ovog otkrića, potrebno je sagledati osnovne znanstvene činjenice o materiji i antimateriji. Helij, jedan od najzastupljenijih elemenata u svemiru, ima jezgru koja se sastoji od dva protona i dva neutrona. Ove čestice, zajedno s elektronima koji ih okružuju, čine osnovne građevne blokove svemira.
- Protoni i neutroni: Iako su elektroni nedjeljive čestice, protoni i neutroni sastoje se od manjih dijelova poznatih kao kvarkovi. Proton ima dva “gornja” i jedan “donji” kvark, dok neutron ima jedan gornji i dva donja kvarka.
- Hiperoni: Postoje i teži kvarkovi, poput čudnog kvarka, koji u kombinaciji s ostalima stvaraju hiperon – česticu težu od protona ili neutrona.
Antihiperhelij-4 je zrcalna slika svog materijalnog ekvivalenta, hiperhelija-4. Dok hiperhelij-4 sadrži dva protona, jedan neutron i jedan hiperon, njegov antimaterijski ekvivalent sastoji se od dva antiprotona, jednog antineutrona i jednog hiperona zvanog antilambda. Ova iznimno složena struktura čini antihiperhelij-4 antimaterijskim hipernukleusom.
Hipernukleus je sličan konvencionalnoj atomskoj jezgri, ali uz uobičajene protone i neutrone sadrži barem jedan hiperon. Hiperoni su vrsta barionskih čestica koje nose nenulti kvantni broj stranosti (strangeness), što je svojstvo koje se očuva u snažnim i elektromagnetskim interakcijama. Upravo zbog te dodatne složenosti, otkriće antihiperhelija-4 monumentalno je postignuće za tim ALICE.
Zašto je ovo otkriće važno?
Otkrivanje antihiperhelija-4 otvara vrata dubljem razumijevanju jednog od ključnih pitanja fizike: zašto antimaterija nije ravnomjerno raspoređena sa svojom materijskom zrcalnom slikom? Prema zakonima fizike, materija i antimaterija trebale su biti stvorene u jednakim omjerima tijekom Velikog praska. Ipak, svemir kakav danas poznajemo gotovo u potpunosti čine materija i tragovi antimaterije.
Proučavanjem čestica poput antihiperhelija-4 znanstvenici mogu testirati teorije o ponašanju i međudjelovanju materije i antimaterije. Iako dosadašnji podaci nisu pokazali značajne razlike između ove dvije vrste čestica, svako otkriće pruža dodatne informacije koje približavaju znanstvenike odgovoru na ovo pitanje.
Unatoč monumentalnoj prirodi ovog otkrića, put prema razumijevanju kozmičke neravnoteže između materije i antimaterije daleko je od završenog. Tim ALICE nastavlja istraživati sve složenije čestice antimaterije, uključujući ranija otkrića poput antihipertritona i antihiperhidrogena-4, kako bi razjasnio osnovne zakone koji upravljaju svemirom.
No međutim, antihiperhelij-4 predstavlja još jedan korak prema odgovoru na pitanja koja su stoljećima intrigirala čovječanstvo: zašto svemir postoji baš ovakav i što je odredilo njegovu sudbinu? Iako još nemamo sve odgovore, svako novo otkriće, poput ovog, osvjetljava put prema razumijevanju tajni svemira.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
