Antimateria harrapatzen

Frantzia-Suitza muga. Batek pentsatuko lukenahiko lan dutela CERNen LHC azeleragailuarekin. Egia da aste hauetan albiste iturri dela Hadroi Talkagailu Handia, protoiei talka eginarazteari utzi eta denboralditxo baterako ioiekin baitabiltza han lanean. Baina bada beste lanik, ikerkuntzarik eta lorpenik ere CERNen LHCtik at. Adibidez, bost urteko lanaren ondoren, antihidrogeno atomoak 170 milisegundoz — haiek aztertzeko nahikoa denboraz—atxikitzea lortu dute ALPHA laborategian.

Eta hori garrantzitsua da? Gure unibertsoa den bezalakoa —materiazkoa— zergatik den ulertu nahi izanez gero, bai, garrantzitsua da. Ea: fisikariek diote Big-Bangean materia eta antimateria kopuru berdinak sortu zirela. Baina materia eta antimateria elkartzean deuseztatu egiten badira (eta energia bihurtu)… orduan… zergatik existitzen da —gaitz erdi guretzat— materiazko unibertso hau? Zer gertatu da antimateriarekin?

Materiaren eta antimateriaren misterio hori 1928an azaldu zen lehen aldiz gizakiaren historian, ordura arte materiazko unibertso honetan antimateria bazenik ere ez zen pentsatzen eta. Paul Dirac fisikari teoriko handia (1902-1984) Cambridgen zen, zertan eta Einsteinen erlatibitate berezia eta mekanika kuantikoa matematikoki batu nahian. Eta elektroiaren inguruko ekuazioekin dantzan, arbelak zeinu eta zenbakiz betez, Diracen ekuazioa deritzona ebatzi zuen.

Ekuazio hark, baina, bi soluzio zituen. X2=4 ekuazioaren ebazpenak +2 eta –2 diren bezala, Diracen ekuazioak ere bi ebazpen zituen: bata positiboa eta bestea negatiboa. Kalkuluak behin eta berriz errepikatu zituen Diracek, ondo zeudela ziurtatu zuen arte. Orduan, zeinu positiboko emaitza elektroiari bazegokion, besteak zer adierazten zuen?

LHCn bila dabiltzan Higgs bosoiaren antzera, teoriak, Diracen ekuazioak, beste partikula bat aurkezten zuen. Haren arabera, partikula ezezagun hura elektroiaren kontrakoa izango zen, masa berdinekoa, baina hori bai, karga positiboa izango zuen. Teorian agertu zena 1932an Carl Andersonek (1905-1991) agerrarazi zuen praktikan, Caltechen, bere esperimentuetan izpi kosmikoen eta materiaren elkarrekintza aztertzen ari zela. Elektroiaren masa bera zuen partikula bat agertu zitzaion, baina… karga positiboa zuen! Horrexegatik, karga positiboarengatik, behin Diracek iragarritako partikula zela ziurtatu zutenean, positroi izena eman zioten partikula berriari.

Matematikak esaten zuen elektroiak bere kontrako kargako antielektroia (positroia) zuen moduan naturak ere simetria hori gorde behar zuela eta, adibidez, protoiak antiprotoia izan behar zuela. Antimateria agertu zen, haren inguruko galdera eta misterio mordoarekin batera. Lehen antipartikula zen positroia. 1955ean iritsi zen antiprotoia, 1956an antineutroia ikusi zuten, eta 1965ean antideuteroia (antiprotoi bat + antineutroi bat). Lehen antiatomoa, antihidrogenoa, 1995ean ikusi zuten CERNen, eta orain zortzi urte, 2002an, milaka antihidrogeno atomo sortzea lortu zuten han bertan.

Antihidrogeno atomoak sortzea erraza da, baina istant batean egiten dute ihes zientzialarien eskuetatik. Aurretik esan bezala, partikula bat eta haren antipartikula elkartzen direnean deuseztatu egiten dira, energia bihurtzen dira, energi handiko fotoi (gamma izpiak). Edo partikula-antipartikula bikote berriak osatzen dira, eta gero deuseztatzen. Iheskortasun hori ikusita, lorpen handia da 172 milisegundoz bada ere antihidrogeno atomoak atxiki ahal izatea, eta horrek aurkikuntza handiak ekarriko ditu.

Gure misteriora itzuliz, orain 13.700 milioi urte, Big-Bangaren ondoren, simetriari jarraiki, erabatekoa behar zuen materia-antimateria deuseztapen hori (ezer existituko ez zen oreka termiko bat iritsi arte) zergatik ez zen erabatekoa izan? Bada, uneren batean simetria hori hautsi egin zelako eta materia kopuru bat deuseztapenetik libratzen hasi. Desbideratzea oso txikia izango zen: 10.000 milioi antimateria partikula bakoitzeko materia partikula bat gehiago zegoen. Denborarekin, ezerezetik ihes egindako partikula horietatik sortu ziren atomoak, galaxiak, gure mundua.

Asimetriaren azalpen guztiak materiaren eta antimateriaren arteko ezberdintasunean topatu nahi dituzte zientzialariek. Horretarako, batez ere laser espektroskopia erabiliko dute, orain antimateria nahikoa denboraz atxiki dezaketenez. Elektroi arrunt bat protoi arrunt baten orbitan biraka dabileneko energia maila eta positroi bat antiprotoi baten orbitan biraka dabileneko energia maila alderatu nahi dituzte.