Müstiline sõit - CERNi teadlased plaanivad antiaine autoreisile saata

Pilt on illustreeriv. Foto: Denis Balibouse / Reuters / Scanpix

Antiaine läheb juba lähiajal oma esimesele autosõidule, kirjutab space.com.

Seni inimkätes vaid üksikutes füüsikalaborites silmapilgu-kestvat elu elanud müstiline antiaine läheb esmakordselt sõitu. Nimelt avaldas grupp Euroopa Tuuma-uuringute Keskuse CERN teadlasi hiljuti mainekas teadusajakirjas Nature artikli, milles kirjeldasid eelseisvat «mõnesaja meetri» pikkust sõitu ühest füüsikalaborist teise. Sõidu lõpp-punktis plaanitakse antiainega katseid, mille abil peaks selguma suurte radioaktiivsete aatomite struktuur.

Antiaine on üks füüsika müstilisemate kilda kuuluvatest nähtustest. Nimelt on igal osakesel olemas oma antiosake – prootonil antiprooton, elektronil positron ja neutronil antineutronid. Igaüks neist on oma tavamateeria kaaslasest ristivastupidise ülesehitusega ja seetõttu ka omadustega. Kui aga osake ja tema antiaine-vastand omavahel kokku puutuvad, toimub nn annihilatsioon ehk osakestepaari täielik hävimine.

Looduses on antiosakesed muidugi väga haruldased. Hiljutises teadustöös näitasid jaapani teadlased näiteks, et äikeselöökide käigus tekib atmosfääris positrone. Vahel tekib neid ka avakosmoses, kuid reeglina toimub annihilatsioon nõnda kiiresti, et osakesed ei jõua mõõdetavates kogustes kogunedagi.

Ometigi on antiaine paljude füüsikaeksperimentide korraldamiseks hädavajalik. Näiteks saab vaid antiprootonite abil uurida, kuidas näevad välja suurte radioaktiivsete aatomite tuumad. Juba ammu on teada nende aatomite koostis, kuid osakeste omavaheline paiknemine on jätkuvalt must maa. Võimalik, et tuumas asuvad prootonid on omavahel tihkelt kokku mässitud ja neid ümbritseb neutronitest koorik. Samas on võimalikud ka kõiksugused muud struktuurid. Ehk hõljuvad neutronid hoopis aupaistena ümber prootonite?

Sellistesse küsimustesse selguse toomiseks ongi CERNi teadlastel sündinud plaan. Antiosakeste loomiseks on plaanis tulistada aatomituumade pihta antiprootoneid. Tekkivate annihilatsioonide põhjal peakski olema võimalik tuletada ka neutronite ja prootonite omavaheline paiknemine. Sellise meetodiga loodetakse esimest korda uurida ka üliraskete ja laboritingimustes vaid hetke kestvate aatomituumade olemust.

Kuivõrd labor, milles katset läbi viia kavatsetakse, ei ole ise võimeline antiosakesi tootma, plaanitvadki teadlased läbi viia kogu maailmas enneolematu triki ja antiaine lihtsalt kohale sõidutada. Probleemne ongi siin antiaine lühike eluiga. Et neid siiski võimalikult kaua «elus» hoida suletakse magnetvälja abil vaakumkambritesse nii suur kogus antiprootoneid, et laborile peaks neist nädalateks jaguma. Kambrid omakorda tõstetakse autodele ning sõidetakse antiainet ootavasse laborisse.

Kuigi tegemist pole just väga pika vahemaaga, on see antiosakeste uurimise ajaloos siiski esmakordne saavutus.

Oma plaane tutvustasid teadlased ajakirjas Nature.