Do popředí zájmu se v minulých letech dostala otázka, jak se od sebe liší hmota a antihmota. Pokusy o řešení tohoto problému vedly ke zvýšenému zájmu o studium podivných částic a antičástic zvaných kaony.
U vlastností těchto částic byla již před více než padesáti lety předpovězena jemná asymetrie mezi hmotou a antihmotou. Ještě výrazněji byla tato asymetrie předpovězena u analogií podivných částic zvaných „spodní částice“ a s touto představou byla spojena snaha o výzkum tzv. B-mezonů. Objevil se koncept továren na částice, které tedy budou schopny produkovat velké množství kaonů a B-mezonů.
Nápad, jak toho dosáhnout, spočívá v myšlence nechat srážet elektrony a pozitrony o konkrétních energiích, které jsou speciálně vyladěny tak, aby produkovaly kaony nebo B-mezony spíše než jiné druhy částic. Poblíž Říma ve městě Frascati bylo vybudováno malé zařízení DAFNE pracující v místnosti jen o něco větší než školní tělocvična. Toto zařízení umožňuje anihilaci (zmizení, zničení) pouze těch elektronů a pozitronů, které mají celkovou energii 1 GeV, což je přesně energie potřebná pro vznik kaonů.
Naproti tomu „B-továrna“ pracuje s elektron-pozitronovými kolizemi o celkové energii 10 GeV, která je zase optimální pro přednostní vznik B-mezonů a současně s nimi i jejich antičástic. Protože příslušný výzkum je prestižní záležitostí a jednotlivé vědecké instituce a země při něm nejen spolupracují, ale také spolu soupeří, byly v 90. letech 20. století postaveny hned dvě takové továrny: PEP2 v kalifornském Stanfordu a KEKB provozovaný japonskou laboratoří KEK.
B-továrny se od klasických elektronpozitronových srážečů liší jednou podstatnou věcí. V klasickém srážeči se oba protichůdné paprsky pohybují stejnou rychlostí a během srážky se vzájemné rychlosti částic vyruší. Výsledná exploze, při níž se elektrony a pozitrony vzájemně srazí a anihilují, probíhá v klidu a nově vzniklé částice se rozletí rovnoměrně do všech směrů. Naproti tomu v B-továrnách nemají srážející se paprsky stejné rychlosti, a výsledná srážka se proto odehraje v jednom ze směrů pohybu. Výsledkem této asymetrické kolize je, že vzniklá hmota a antihmota je vystřelena ve směru rychlejšího a energetičtějšího paprsku a s vyšší rychlostí, než by tomu bylo v případě kolize probíhající v klidu. Tento rozdíl umožňuje pozorovat v B-továrnách nejen výsledné částice celé srážky, ale i počáteční nestabilní produkty, které vznikly a rychle se rozpadly. Popsaná možnost je důsledkem dilatace času, jevu známého ze speciální teorie relativity. Z dilatace času vyplývá, že částice pohybující se vysokou rychlostí přežije (pro nás jako pozorovatele) déle než ta, která je v klidu. Produkty srážky tak dokážou díky svému pohybu v preferovaném směru a díky různým rychlostem urazit i delší vzdálenost. Použitý trik je zcela klíčový, protože B-mezon má střední dobu života jen zhruba jednu pikosekundu (miliontina miliontiny sekundy), což je na samé hranici měřitelnosti. V plánu je také stavba neutrinových továren, v nichž intenzivní zdroje neutrin umožní studovat tyto plaché částice. Hmotnost neutrin je příliš malá na to, aby se nám ji nyní podařilo přímo změřit, ale můžeme nepřímo měřit jejich poměry.
***
Knihu Franka Closeho, profesora fyziky z Oxfordské univerzity, nazvanou Částicová fyzika vydalo nakladatelství Dokořán. Text upravila redakce Lidových novin.
