Deși este vorba despre date preliminare, oamenii de știință consideră că măsurătorile repetate vor confirma rezultatele lor inițiale.
Fizicienii din proiectul ALPHA, care are la bază CERN, au prezentat primele date despre măsurătorile structurii fine a spectrului de particule de antimaterie, din care se pot trage concluzii cu privire la structura nivelurilor sale de energie cuantică. În acest sens, s-a dovedit a fi similar cu materia obișnuită, scriu oamenii de știință într-un articol publicat de revista științifică Nature.
„Descoperirea oricăror discrepanțe în ceea ce privește proprietățile materiei și antimateriei va zgudui literalmente fundamentul Modelului Standard. Aceste măsurători ne-au ajutat să realizăm visul nostru de lungă durată și să studiem unele aspecte ale interacțiunii antimateriei cu spațiul înconjurător, inclusiv măsurarea schimbării nivelului de energie mai scăzut al acestuia”, a comentat Jeffrey Hangst, reprezentantul oficial al proiectului ALPHA.
Cosmologii sugerează că în Univers în primele momente ale vieții sale, materia și antimateria erau aproximativ egale. Toate proprietățile chimice și fizice ale particulelor lor, cu excepția încărcării, trebuiau să fie aceleași - cu excepția cazului în care, desigur, modelul standard este incomplet sau eronat (această teorie descrie cea mai mare parte a interacțiunilor tuturor particulelor elementare cunoscute acum științei).
Cu toate acestea, acest lucru contrazice însăși existența realității, deoarece toate particulele de materie și antimaterie trebuiau să se distrugă reciproc, ciocnindu-se și anihilându-se reciproc în primele momente după Big Bang. Prin urmare, oamenii de știință se ceartă de multe decenii și se întreabă de ce practic nu există antimaterie în Universul observabil.
Mulți fizicieni cred că răspunsul la această ghicitoare stă în cele mai mici diferențe în proprietățile, comportamentul și structura particulelor de antimaterie și materie. Oamenii de știință au descoperit recent multe indicii că astfel de discrepanțe pot exista, de exemplu, în masele protonilor și antiprotonilor. Cu toate acestea, fizicienii nu au confirmat încă niciunul dintre ei.
Hangst și colegii săi încearcă să-i găsească de mai mulți ani folosind instrumentul ALPHA-2, o capcană magnetică specială pentru pozitroni și antiprotone, care îi obligă să combine și să formeze singuri atomi de antimaterie. Primele măsurători de acest gen, pe care oamenii de știință au efectuat-o în 2012, 2016 și 2018, au arătat că nu există nicio diferență în modul în care lumina excită electronii și pozitronii în atomi de antimaterie și materie.
Video promotional:
Secretele antimateriei
Într-o nouă serie de experimente, oamenii de știință CERN au măsurat pentru prima dată așa-numita schimbare a mielului pentru antimaterie. Aceasta este ceea ce oamenii de știință numesc mici diferențe în cazul în care se află două niveluri specifice de energie din atom, 2s și 2p. Conform teoriei, poziția lor ar trebui să coincidă, dar în realitate nu este așa - se dovedesc a fi deplasate unul față de celălalt.
Existența acestui decalaj se datorează faptului că particulele de materie și antimaterie interacționează constant la nivel cuantic cu perechi de particule virtuale și antiparticule, care se nasc continuu și dispar în golul vidului. Urmele acestui lucru pot fi văzute în așa-numita „structură fină” a atomului, un set de benzi înguste din spectru în care sunt împărțite teoretic nivelurile de energie prezise.
Proiectul ALPHA a studiat mai întâi structura acestui set de linii trecând 90.000 de atomi antihidrogeni printr-un câmp magnetic puternic, apoi iradiindu-i cu un laser ultraviolet și urmărind cum se schimbă spectrul lor ca urmare. Oamenii de știință au utilizat aceste date pentru a calcula schimbarea Mielului de antimaterie și au comparat-o cu un parametru similar pentru hidrogen.
În general, valorile obținute au coincis cu măsurători pentru materia obișnuită și cu rezultatele calculelor teoretice, care au luat în considerare efectele cuantice. După cum subliniază Hangst, aceste date sunt încă preliminare, dar deja putem spune că măsurătorile structurii constante nu se pot abate de la previziunile teoriei cu mai mult de 2%, iar mielul trece cu mai mult de 11%.
În viitorul apropiat, membrii ALPHA intenționează să efectueze măsurători mai precise prin răcirea atomilor de antihidrogen la temperaturi apropiate de zero absolut. Aceste observații, speră oamenii de știință, vor confirma în sfârșit că valorile schimbării Mielului pentru materie și antimaterie sunt aceleași și că îi vor ajuta pe fizicieni să măsoare cu exactitate raza antiprotonului.
