Ensimmäisenä maailmassa CERNin tutkijat ovat mitanneet antimateriaatomin spektrirakenteen paljastaen salaperäisen antihiukkasen "värin".
Löytö on osa laajempaa tavoitetta ymmärtää aineen ja antiaineen suhdetta; liukas aine, joka hämmentävästi puuttuu havaittavissa olevasta universumistamme. Antiaineen ymmärtäminen merkitsisi aineen, elämän ja kaiken alkuperän valottamista. Se ei ole helppo tehtävä, kun ajatellaan, että antimateriaa on uskomattoman vaikea tuottaa.
Yksittäisiä antimateriaalihiukkasia on hieman helpompi tuottaa, kuten Alpha (ei suhdetta) -tiimi teki viimeisimmässä tutkimuksessaan. Koska vety on yksi maailmankaikkeuden parhaiten ymmärretyistä atomeista, tutkijat keskittyivät antivetyatomien tuottamiseen ja sisältämiseen. He tekivät sen ensimmäisinä vuonna 2010 ja ovat nyt mitanneet antivedyn optisia ominaisuuksia spektrografisilla lasereilla.
Katso aiheeseen liittyvä
Antivedyn luomiseksi ryhmä käytti ensin antiprotonihidastajaa hiukkasten energian alentamiseksi magneettikentän avulla ja siten vangitakseen ne protonien törmäyksestä. Nämä antiprotonit yhdistettiin sitten positronien kanssa – positiivisesti varautuneiden antimateriaalien vastakohtana elektroneille – antivetyatomien muodostamiseksi. Älä kokeile tätä kotona, ellet asu CERNissä.
Sitten tutkijat mittasivat antivedyn spektrin sen siirtyessä alimmasta energiatilasta korkeimpaan, mikä on kuvattu vuonna julkaistussa paperissa Luonto 1S-2S-siirtymässä. Tuloksena on spektriviiva, joka kuvaa kuinka paljon valoa absorboituu eri taajuuksilla. Sateenkaaren luomisen sijaan spektriviiva on ensisijaisesti hyödyllinen, koska sitä voidaan verrata veteen.
"Etsimme, käyttäytyvätkö vety aineessa ja antivety antimateriassa samalla tavalla", sanoo Jeffrey Hangst, Alphan ryhmäjohtaja. "Tämä on tähän mennessä tarkin testimme tälle kysymykselle, ja toistaiseksi ne näyttävät samalta."
Tämän kokeen tulosten mukaan antivedyn siirtymisellä 1S: stä 2S: ään on sama spektrografinen lukema kuin vedyllä. CERNin instrumentit pystyivät poimimaan tämän tuloksen 12 desimaalin tarkkuudella, kun taas vedyn siirtymä voidaan mitata 15 desimaalin tarkkuudella. Siksi on aina mahdollista, että erot voivat olla nykyisten tarkkuustasojen ulkopuolella, mutta toistaiseksi näyttää siltä, että molemmilla on samat lukemat.
Jos havaittaisiin jotain eroa, se olisi valtava löytö, joka mahdollisesti tasoitti tietä aineen luonteen parempaan ymmärtämiseen. Tulos on kuitenkin merkittävä ja tärkeä virstanpylväs antiaineen rakenteen mittaamisessa.
Entä muut antimateriaatomit, kysyt. Seuraava askel tähän suuntaan olisi antihelium, joka on ollut keinotekoisesti tuotettu, mutta ei ilman suuria vaikeuksia. Sen luominen tarpeeksi testattavaksi spektroskopialla on tällä hetkellä hyvin poissa CERNin tehtävistä, Tämä tarkoittaa, että – ainakin toistaiseksi – toiveemme ymmärtää antimateriaalin luonnetta perustuu antivety.
Kuvan luotto: CERN
