CERN의 연구원들은 세계 최초로 반물질 원자의 스펙트럼 구조를 측정하여 신비한 반입자의 "색상"을 밝혀냈습니다.
이번 발견은 물질과 반물질 사이의 관계를 이해하려는 더 넓은 목표의 일부입니다. 우리가 관찰할 수 있는 우주에는 수수께끼처럼 존재하지 않는 미끄러운 물질입니다. 반물질을 이해한다는 것은 물질, 생명, 모든 것의 기원을 밝히는 것과 같습니다. 반물질을 생산하는 것이 엄청나게 어렵다는 점을 고려하면 쉬운 일은 아닙니다.
알파(관계 없음) 팀이 최근 연구에서 했던 것처럼 개별 반물질 입자는 생성하기가 약간 더 쉽습니다. 수소는 우주에서 가장 잘 이해되는 원자 중 하나이기 때문에 과학자들은 반수소 원자를 생성하고 포함하는 데 중점을 두었습니다. 그들은 2010년에 처음으로 이를 수행했으며 현재 분광 레이저를 사용하여 반수소의 광학 특성을 측정했습니다.
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반수소를 만들기 위해 연구팀은 먼저 반양성자 감속기를 사용하여 자기장을 사용하여 입자의 에너지를 낮춰 양성자의 충돌로부터 입자를 포착했습니다. 그런 다음 이 반양성자는 양전자(전자에 대해 양전하를 띤 반물질 대위법)와 쌍을 이루어 반수소 원자를 만들었습니다. CERN에 거주하지 않는 한 집에서 이것을 시도하지 마십시오.
그런 다음 과학자들은 가장 낮은 에너지 상태에서 가장 높은 에너지 상태로 이동하면서 반수소의 스펙트럼을 측정했습니다. 에 발표된 논문에서 자연 1S-2S 전환에서. 결과는 서로 다른 주파수에서 흡수되는 빛의 양을 보여주는 스펙트럼 선입니다. 무지개를 만드는 대신 스펙트럼 선은 수소의 스펙트럼 선과 비교할 수 있기 때문에 주로 유용합니다.
Alpha의 그룹 리더인 Jeffrey Hangst는 “우리가 찾고 있는 것은 물질의 수소와 반물질의 반수소가 같은 방식으로 행동하는지 여부입니다. "이것은 해당 질문에 대해 현재까지 가장 정확한 테스트이며 지금까지는 동일해 보입니다."
이 실험의 결과에 따르면, 반수소의 1S에서 2S로의 전이는 수소와 동일한 분광학적 판독값을 갖습니다. CERN의 장비는 이 결과를 소수점 12자리까지 수집할 수 있었던 반면, 수소의 전이는 소수점 15자리까지 측정할 수 있습니다. 따라서 차이가 현재 정밀도 수준을 벗어날 수 있는 범위는 항상 있지만, 지금까지는 둘 다 동일한 판독값을 갖는 것으로 보입니다.
만약 약간의 차이가 있다면 그것은 엄청난 발견이 될 것이며 잠재적으로 물질의 본질을 더 잘 이해할 수 있는 길을 열어줄 것입니다. 그럼에도 불구하고 이번 결과는 중요하며 반물질의 구조를 측정하는 데 중요한 이정표가 되었습니다.
다른 반물질 원자는 어떻습니까? 그 방향으로 나아가는 다음 단계는 안티헬륨(antihelium)이 될 것입니다. 인공적으로 생산된, 그러나 큰 어려움이 없지는 않습니다. 분광학으로 테스트할 만큼 충분한 양을 생성하는 것은 현재 CERN의 능력으로는 불가능합니다. 즉, 적어도 현재로서는 반물질의 본질을 이해하려는 우리의 희망은 다음과 같습니다. 항수소.
이미지 출처: CERN
