Antimaterija u protonima

Antimaterija u protonima

Na osnovu rezultata koje su u časopisu ‘Priroda’ (eng. ‘Nature’) objavili autori J.Dove et. al., balans sub-atomskih čestica nazvanih ‘kvark’ (eng. ‘quark’) nije onakav kakvim ga aktuelne čestične teorije predviđaju.

Protoni su sub-atomske čestice čija je struktura predstavljena još elementarnijim komponentama stvarnosti: kvarkovima. Kvarkovi se klasifikuju na osnovu osobina, poput elektri;nog naboja i spina, u više grupa. Električni naboj je svojstvo slično onom koje poznajemo iz svakodnevice – baterija ili dinamo. Spin je svojstva za koje ne postoji makroskopski ekvivalent, srodan pojam je ugaoni moment, dejstvo usmereno ka ostvarivanju rotacije, sa pridruženim magnetskim dejstvom.

Kvarkovi koji grade protone su članovi dve grupe, i to dva kvarka iz grupe ‘gore’ (eng. ‘up’) i jedan iz grupe ‘dole’ (eng. ‘down’). To nije neobično, ove dve grupe su glavni gradivni elementi univerzuma, jer su najstabilnije. To znači da mogu postojati u dugim vremenskim intervalima sa nepromenjenim svojstvima. Za razliku od njih, ostale grupe kvarkova poput ‘šarmantnog’ (eng. ‘charm’), ‘čudnog’ (eng. ‘strange’), ‘gornjeg’ (eng. ‘top’) i ‘donjeg’ (eng. ‘bottom’) postoje na znatno višim energijama, što čini da su nestabilni, postoje kratko vreme pre nego što se transformišu trošenjem ove energije. Oni uzimaju ulogu prelaznih formi u intenzivnim interakcijama, vraćajući se u prve dve grupe u ustaljenom stanju. Oni sačinjavaju i materiju. Ali i antimateriju.

Antimaterija je oblik postojanja sličan materiji. Ono po čemu se razlikuju je ‘usmerenost’ pojedinačnih svojstava, poput naelektrisanja. Smer naelektrisanja može biti pozitivan (+) i negativan (-). Slično je sa ostalim pomenutim svojstvima. Kada se govori o ‘simetrijama’, misli se na skupove svojstava i njihova pojedinačna usmerenja. Na primer, proton je čestica materije, sa pozitivnim naleketrisanjem i spinom 1/2, dok je anti-proton čestica antimaterije sa negativnim naelektrisanjem i spinom 1/2 i mase su ima jednake.

Kompletna istina o strukturi protona nije poznata, ali naučnici danas razumeju da je proton zapravo jako kompleksna skupina interakcija ovih elementarnih čestica i njihovih anti-materijskih pandana, koje munjevito brzo nastaju i nestaju u interkacijama najbolje opisanih poljem teorijske fizike nazvano kvantna mehanika. Jedan zanimlijv mehanizam opisan u kvantnoj mehanici je spontano nastajanje materije u prostoru. U pojedinačnom protonu stalno i jako brzo nastaju parovi čestica i antičestica koje spontano nestaju kada se ponovo dodirnu.

Ono što jeste neobično u rezultatu od interesa je to da broj ‘dole’ kvarkova značajno prevazilazi očekivanu vrednost i nadmašuje broj ‘gore’ kvarkova, čime se narušava pretpostavljeni balans njihovog odnosa.

Značaj ovog rezultata je u tome što će osvežiti interesovanje za istraživanje nekoliko predloženih mehanizama kojima se objašnjava nastanak antisimetrije antimaterije u protonima i ukazati na moguća buduća merenja kojima bi se ovi mehanizmi okarakterisali i sistematizovali.

Teorijska fizika se bavi svojstvima simetrije na nivou elementarnih čestica zbog potencijalno važnih zaključaka koje bi mogli izvesti o makroskopskim pojavama i strukturi stvarnosti. Primer koji može ilustrovati ovako apstraktnu temu je pitanje usmerenosti vremena: Zašto je strela vremena uperena od prošlosti ka budućnosti, zašto pamtimo prošlost, ali ne i budućnost i kako gradivni elementi kosmosa utiču na nastajanje svojstava poput ovog.