A fizikusok elvégezték az első pontos méréseket annak meghatározására, hogy a fény hogyan működik együtt az antianyag részecskéivel, és nem találtak szignifikáns különbségeket viselkedésében a rendes anyaghoz képest, ami ismét arra késztette a tudósokat, hogy miért létezik az univerzum. Megállapításaikat a Nature folyóiratban tették közzé.
„Ez az első valódi spektroszkópikus mérés az antitest anyag tulajdonságairól, amelyeket lézerrel nyertek. Legújabb méréseink rendkívül nagy pontossága volt a legfontosabb eredmény csapatunk számára. 30 éve próbáljuk elérni ezt a mérföldkövet, és végre sikerült megvalósítani ezt az álmot”- mondta Jeffrey Hangst, az ALPHA együttműködés hivatalos képviselője.
A tudósok szerint ma, a nagy robbanás utáni első pillanatokban azonos mennyiségű anyag és antianyag jelent meg. Ugyanakkor a fizika standard modellje szerint az antianyag-részecskék tulajdonságai tükrözik ikreik tulajdonságait, a töltés kivételével. Más szavakkal, az antianyag és az anyag atomjának kémiai és fizikai tulajdonságainak azonosnak kell lenniük.
Mivel az anyag és az antianyag ütközéskor pusztul el, az univerzum születésekor részecskéiknek el kellett pusztulniuk egymással, megfosztva az univerzumot az anyag és az antianyag összes tartalékától. Ezért felmerül a kérdés - hol tűnt el az antianyag és miért létezik az univerzum?
Úgy gondolják, hogy az "anyag aszimmetria" egyik oka a kicsi, de meglehetősen jelentős különbségek lehetnek az antianyag-részecskék szerkezetében és tulajdonságaiban. Az utóbbi években a fizikusok számos utalást találtak arra, hogy az ilyen különbségek, például a protonok és az antiprotonok tömegében, továbbra is fennállnak, ám pontos változásukat akadályozza a műszerek alacsony pontossága és ezen aszimmetria mikroszkopikus mérete.
Angst és munkatársai évek óta próbálnak találni tippeket az anyag és az antianyag tulajdonságainak különbségeire az ALPHA-2 eszköz segítségével, amely egy speciális csapda a pozitronok és az antiprotonok számára, és arra kényszeríti őket, hogy egyesítsék és alakítsák ki az antitest anyagot. Az abszolút elszigeteltség miatt az antianyag atomjai több napig létezhetnek ebben a csapdában anélkül, hogy elbomolnának vagy megsemmisülnének.
Az ALPHA csapata régóta megpróbálja megmérni az antihidrogén atomok spektrumát, amelynek összehasonlítása a hidrogénatomra vonatkozó hasonló adatokkal megmutatja, hogy a fény ugyanolyan módon kölcsönhatásba lép-e az anyag két formájával, és vannak-e még a legkisebb különbségek a részecskék tömegében.
Az első ilyen eredményeket hat évvel és két évvel ezelőtt kapták meg, de ezek a mérések nem voltak pontosak, mivel nem közvetlenül, hanem közvetett módon végezték el az antianyag és az anyag részecskéinek ütközésének következményeit. A tudósokat arra kényszerítették, hogy így cselekedjenek, mivel túl kevés antihidrogénatom volt. Ez megakadályozta az "új fizika" lehetséges nyomainak felkutatását és az antianyag eltűnésének rejtélyének megoldását.
Promóciós videó:
Angst és kollégái ezt a problémát úgy tudták megoldani, hogy a csapda szerkezetét oly módon módosították, hogy ez lehetővé tegye számukra az antihidrogén besugárzását egyszerre hét típusú lézersugárral. Az ilyen "meghúzás" során kapott képek kombinálásával a tudósok 100-szor növelhetik a mérések pontosságát, és elérhetik a hibaszintot, amely nem haladja meg a trilliónkénti két részet. Ez csak három nagyságrenddel kevesebb, mint a hidrogén „égetése” során elért pontosság.
Mint az elmúlt két alkalommal, az anyag és az antianyag spektrumai teljesen megegyeztek, ami arra utal, hogy ugyanolyan módon kölcsönhatásba lépnek a fénygel, és feltehetően azonos tömegűek. Az antiprotonok egyéb tulajdonságainak nemrégiben végzett méréseivel együtt ez a felfedezés egyre inkább arra készteti a tudósokat, hogy hol rejtőzik az anyag és az antianyag közötti különbség.
Az első válaszok ezekre a kérdésekre, amint azt Angst és munkatársai remélik, hamarosan megkapják, amikor az ALPHA-2 korszerűsítésre és kibővítésre kerül, amely több nagyságrenddel növeli a spektrummérés pontosságát, és közelebb kerül a világegyetem létezésének rejtélyének megoldásához.