Međunarodna grupa naučnika na institutu CERN po prvi je put otkrila direktne dokaze o postojanju atoma čija jezgra imaju neuobičajen oblik kruške.

Ovo otkriće moglo bi otvoriti vrata u potrazi za novom fundamentalnom silom prirode i objasniti zašto je u velikom prasku stvoreno više materije nego antimaterije što je ključ postojanja svega u našem svemiru.

'Da su u velikom prasku stvorene jednake količine materije i antimaterije sve bi se poništilo pa ne bi bilo galaksija, zvezda, planeta i ljudi', rekao je koautor istraživanja Tim Chupp profesor fizike na University of Michigan.

Čestice antimaterije imaju jednaku masu, ali suprotno naelektrisanje od odgovarajućih čestica materije. U poznatom svemiru antimaterija je vrlo retka – stvara se i potom brzo nestaje pod uticajem kosmičkih zraka, u solarnim bakljama te u sudarima u ubrzivačima kao što je Veliki hadronski sudarač u CERN-u. Kada se čestice materije i antimaterije sretnu, međusobno se poništavaju.

Jedna od najvećih misterija u razvoju našeg svemira je neravnoteža u količini materije i antimaterije. Ona nije predviđena standardnim modelom – teorijom koja opisuje zakone prirode i prirodu materije. Budući da standardni model ne uspeva na zadovoljavajući način objasniti neke druge pojave poput relativističke gravitacije, tamne materije i ubrzanog širenja svemira, odnosno postojanja tamne energije, naučnici se nadaju da bi buduća istraživanja mogla ukazati na rešenja i novu silu koja bi dovela do nove objedinjujuće teorije. Potvrde o postojanju takve sile mogle bi se pronaći u merenjima koja bi odredila kako su ose jezgre radioaktivnih elemenata radona i radijuma poravnate sa njihovim spinom.

Čudan oblik- znak nove sile?

Jezgra atoma standardno imaju oblik kugle ili izduženije lubenice. 'Oblik kruške je poseban jer znači da su neutroni i protoni koji sačinjavaju jezgro raspoređeni na malo drugačijim mestima uzduž unutrašnje ose', objasnio je Chupp. Takav oblik nastaje zbog toga što nuklearne sile, koje se bitno razlikuju od sferičnih, poput gravitacije, iz središta potiskuju pozitivne protone.

'Nova interakcija čije efekte istražujemo čini dve stvari', rekao je Chupp i dodao: 'Uzrokuje asimetriju materije i antimaterije u ranom svemiru te pomiče smer spina i osa naelektrisanja u ovim kruškolikim jezgrima.'

Kako bi odredili oblik jezgra, stručnjaci su u CERN-ovom detektoru Isotope Separator facility ISOLDE stvorili zrake egzotičnih, kratkovečnih atoma radona i radijuma. Ubrzali su ih i sudarili sa metama od nikla, kadmijuma i kalaja. No zbog odbojnih sila između pozitivno naelektrisanih jezgara nije došlo do nuklearnih reakcija. Umesto toga jezgra su prešla u viša energetska stanja i potom odaslala gama zrake u posebnom uzorku koji je otkrio da imaju oblik kruške.

'Naša su otkrića u kontradikciji sa nekim nuklearnim teorijama, a trebala bi pomoći da se neke druge rafiniraju', rekao je rukovodilac istraživanja Peter Butler profesor fizike na University of Liverpool.

Hrvatski fizičar čestica dr. sc. Nikola Godinović član CMS kolaboracije u CERN-u i profesor na FESB-u u Splitu kaže da zbog privlačne nuklearne sile jezgra uglavnom imaju oblik fudbalske lopte ili ragbi lopte.

'Međutim, nova merenja pokazalu su da neka teška jezgra imaju kruškoliki oblik. To znači da na jednom delu imate više, a na drugom manje mase. Pitanje je zašto je to tako? Jedno moguće objašnjenje je da postoji još jedna dodatna interakcija u prirodi koja je odgovorna za simetriju između materije i antimaterije. Mi znamo da je svemir izgrađen od materije, a da u njemu nema antimaterije. U jednoj fazi u razvoju svemira na milijardu čestica antimaterije postojala je milijardu i jedna materije. Kada su se one međusobno poništile, ova jedna viška je ostala i na taj način je nastao današnji svemir. Mi ne razumemo mehanizam koji je odgovoran za ovu malu asimetriju. Moguće je da je upravo ova sila koja uzrokuje kruškoliki oblik atoma simptom nove interakcije koja je van standardnog modela. Kod atoma koji imaju kruškoliki oblik jezgra ne podudaraju se ni težišta električnog naelektrisanja pa u jednom delu prevladava pozitivan, a u drugom negativan. Drugim rečima takvi atomi imaju dipolni moment.'

 

Izvor: tportal.hr