Zajímavé problémy současné fyziky a spolupráce FJFI na nich. ANTIHMOTA Šaur Miroslav

Obsah prezentace Základní údaje o antihmotě Způsoby výroby antihmoty Hlavní experimenty

Základní informace o antihmotě I Antičástice má stejnou hmotnost, spinové číslo, dobu života a izospin, avšak její náboj a magnetický moment jsou opačné Každá částice má svůj anti-protějšek, výjimku tvoří foton a graviton – jsou sdruženy sami k sobě Některé částice mají vlastní, speciální název: elektron – pozitron Většina částic se však označuje předponou "anti" a vlnovkou "~" nad symbolem částice

Základní informace o antihmotě II Pozitron Poprvé predikována Paulem Diracem který předpověděl existenci pozitronu(1931), který byl v roce 1932 pozorován C. D. Andersonem(v roce 1936 objevuje i mion) Diracova rovnice: m – klidová hmotnost částice (relativistický invariant) c – rychlost světla h – redukovaná Planckova konstanta γμ – Diracovy γ matice σ - parciální derivace

Základní informace o antihmotě III Anihilace I Dochází při setkání částice s její odpovídající anti-částicí Při tomto jevu dochází k přeměně původních částic na nosiče elementárních vazbových sil které odnášejí vzniklou energii NEDOCHÁZÍ TEDY K ČISTÉMU „ZNIČENÍ“ PŮVODNÍCH ČÁSTIC Příklad: Při reakci elektronu a pozitronu vznikají dva fotony každý o energii 0.5MeV

Základní informace o antihmotě IV Anihilace II Zároveň dochází k zachování základních zákonů fyziky – k zákonu zachování energie Jedná se však o absolutní energii dané částice S čím vyšší energií částice do reakce vstupují, tím „exotičtější“ částice jsou produktem – například páry lepton-antilepton, pár kvark-antikvark, …

Hlavní metody výroby antihmoty I Základní částice Výroba základní anti-částic je relativně jednoduchá Pozitrony vznikají rozkladem zářené beta, tudíž lze najít pouze vhodný radioaktivní izotop Anti-protony se produkují srážkami protonů s velmi těžkými jádry při rychlostech blízkých rychlosti světla

Hlavní metody výroby antihmoty II Výroba anti-vodíku Anti-vodík je základním prvkem používaným pro experimenty První jeho syntetizace se povedla v roce 1996 Hlavní postup je zpomalení anti-protonů a pozitronů natolik, aby se mezi nimi mohli vytvořit vazebné síly a tak došlo k vytvoření atomu anti-vodíku Ke zpomalení dochází v přístroji zvaném „zpomalovač“ – opak urychlovače Částice jsou zpomalovány do teplot blízkých absolutní nule

Hlavní experimenty ALPHA "Antihydrogen Laser PHysics Apparatus„ ASACUSA " Atomic Spectroscopy and Collisions using Slow Antiprotons„ ATRAP "Cold Antihydrogen for Precise Laser Spectroscopy„ AEGIS „Antihydrogen experiment gravity interferometry spectroscopy “

Hlavní experimenty Společné cíle Všechny výše popsané experimenty s antihmotou mají stejný základní cíl – experimentálně ověřit proč došlo k porušení CP-symetrie, potažmo CPT-teorému

Hlavní experimenty ALHPA a ATRAP Hlavním cílem projektu je pomocí spektrografických metod zjistit zda vodík a anti-vodík mají stejné vlastnosti Anti-vodík je používán z důvodu že se jedná o nejjednodušší anti-prvek

Hlavní experimenty ALHPA a ATRAP Anti-protony a positrony jsou vpuštěny do „pasti“, kde dochází k jejich reakci Celý experiment se opakuje v 100s intervalech

Hlavní experimenty ASACUSA Hlavní metodou projektu ASACUSA je spektrografické měření vlastností anti-protonového hélia Anti-protonové hélium je běžný atom hélia kde jeden z elektronů je nahrazen anti-protonem Výroba tohoto atomu je vcelku jednoduchá, stačí „pouze“ nasměrovat anti-proton a atom hélia na sebe, anti-proton nahradí elektron U většiny prvků by došlo k okamžitému pádu anti-elektronu do jádra, hélium je však vyjímkou V 3% případů anti-protonové hélium má životnost až několik milióntin sekundy

Hlavní experimenty AEGIS Hlavním cílem projektu AEGIS je změření gravitačního zrychlení na antivodík Bude tak zjištěno, zda antihmota reaguje s gravitačním polem stejně jako klasická hmota a tak se chová dle CP-symetrie Na tomto projektu spolupracuje skupina pod vedením RNDR. Vojtěcha Petráčeka, CSc.

Možnosti využití antihmoty V současné době se využívá v Pozitronové emisní tomografie Možnosti využívání antihmoty jako zdroje energie jsou v současné době nemožné Stejně tak možnosti pro vojenské využití

Zdroje http://public.web.cern.ch/public/ http://livefromcern.web.cern.ch/livefromcern/antimatter/factory/AM-factory00.html http://aegis.web.cern.ch/aegis/ http://ojs.ujf.cas.cz/~wagner/popclan/antivodik/svetantisvet.html