Nasza wiedza o świecie fizycznym rozróżnia cztery fundamentalne siły, które są odpowiedzialne za wszystkie obserwowane zjawiska. Grawitacja i elektromagnetyzm są znane z życia codziennego. W skali subatomowej tzw. siła silna więzi materię w jądrach atomowych, a tzw. siła słaba odpowiada za zjawisko radioaktywności beta. Z nieznanych powodów siła słaba znacznie odbiega od pozostałych: rozróżnia bowiem pomiędzy lewym i prawym i w istocie dziala tylko na lewoskretne wersje pewnych cząstek elementarnych (odkrycie tego faktu doprowadziło do nagrody Nobla w 1957 roku).

W ciągu ostatnich 50 lat czyniono liczne wysiłki, aby odbudować pełną symetrię lewo-prawo naszego obrazu Wszechświata. Spekulowano między innymi, że być może istnieje inny typ materii, nazwanej "materią lustrzaną'' do naszej "zwykłej'' materii, gdzie lustrzany odpowiednik siły słabej oddziałuje wyłącznie z prawoskkrętnymi wersjami lustrzanych cząstek. Materia lustrzana miałaby zajmować tę samą przestrzeń fizyczną, formować planety, gwiazdy i galaktyki oraz podlegać takim samym oddziaływaniom grawitacyjnym, co materia naszego Wszechświata. Ta pozornie dziwaczna idea zrodziła się z fundamentalnej zasady fizyki, zwięźle wyrażonej przez Feynmana: "Wszystko, co nie jest zabronione - obowiązuje''. Kojarząc tę ideę z licznymi obserwacjami astrofizycznymi, które dowodzą, że znaczna część Wszechświata jest zbudowana z materii, której po prostu nie widzimy, uzyskujemy solidną motywację, aby wspomnianą ideę poddać weryfikacji empirycznej. Fizycy aktywnie poszukują eksperymentalnego dowodu istnienia materii lustrzanej, gdyż tylko eksperyment może rozstrzygnąć o naturze brakującej masy.

Prawa fizyki przewidują, że w pewnych okolicznościach może zaistnieć wymiana cząstek pomiędzy światem lewoskrętnym i lustrzanym światem prawoskretnym. Zespół badawczy z Instytutu Fizyki im. M. Smoluchowskiego w Uniwersytecie Jagiellońskim w składzie: prof. dr hab. K. Bodek, dr hab. St. Kistryn, dr J. Zejma, mgr M. Kuźniak uczestniczy w międzynarodowej grupie fizyków prowadzącej taki eksperyment w Instytucie Laue-Langevin w Grenoble (Francja). Eksperyment poszukuje dowodów na to, że tzw. neutrony ultra-zimne znikają do świata lustrzanego. Pierwsze rezultaty zostały właśnie opublikowane w Physical Review  Letters, Vol. 99, No. 16, 161603 (2007) i wskazują, że neutrony potrzebują co najmniej 100 sekund na taką ucieczkę, jeśli zjawisko to wogóle ma miejsce.

Przyszłe pomiary, planowane na nowym źródle neutronów ultra-zimnych, które obecnie jest konstruowane w Instytucie Paula-Scherrera w Villigen (Szwajcaria) pozwolą na uściślenie tej wartości i pomogą zawęzić teorie postulujące istnienie świata lustrzanego.

Kontakt: Prof. dr hab. Kazimierz Bodek
e-mail: kazimierz.bodek@uj.edu.pl

http://link.aps.org/abstract/PRL/v99/e161603
http://en.wikipedia.org/wiki/Mirror_matter#_note-bad