Fizicienii au efectuat primele măsurători exacte ale modului în care lumina interacționează cu particulele de antimaterie și nu au găsit diferențe semnificative în comportamentul său în comparație cu materia obișnuită, ceea ce i-a făcut pe oamenii de știință să se întrebe de ce există universul. Descoperirile lor au fost publicate în revista Nature.
Acestea sunt primele măsurători spectroscopice reale ale proprietăților antimateriei obținute cu lasere. Precizia ultra înaltă a ultimelor măsurători a fost o realizare majoră pentru echipa noastră. Încercăm să atingem această etapă de 30 de ani și am reușit în sfârșit să realizăm acest vis”, a declarat Jeffrey Hangst, reprezentantul oficial al colaborării ALPHA.
Potrivit oamenilor de știință astăzi, în primele momente după Big Bang, a apărut o cantitate egală de materie și antimaterie. În același timp, modelul standard de fizică spune că proprietățile particulelor de antimaterie reflectă caracteristicile gemenilor lor, cu excepția sarcinii. Cu alte cuvinte, proprietățile chimice și fizice ale atomilor de antimaterie și materie trebuie să fie identice.
Deoarece materia și antimateria se anihilează la coliziune, în timpul nașterii Universului, particulele lor au trebuit să se distrugă reciproc, privând universul de toate rezervele atât de materie cât și de antimaterie. Prin urmare, se pune întrebarea - unde a dispărut antimateria și de ce există Universul.
Se crede că unul dintre motivele „asimetriei materiei” poate consta în existența unor diferențe mici, dar mai degrabă semnificative în structura și proprietățile particulelor de antimaterie. În ultimii ani, fizicienii au descoperit mai multe indicii că astfel de diferențe, de exemplu, în masele protonilor și antiprotonilor, există încă, dar schimbarea lor exactă este împiedicată de precizia scăzută a instrumentelor și de scala microscopică a acestei asimetrii.
Angst și colegii săi încearcă de mulți ani să găsească indicii ale diferențelor în ceea ce privește proprietățile materiei și antimateriei folosind dispozitivul ALPHA-2, o capcană specială pentru pozitroni și antiprotone, forțându-i să combine și să formeze atomi unici de antimaterie. Datorită izolării absolute, atomi de antimaterie pot exista în această capcană timp de câteva zile, fără a se descompune sau anihila.
Echipa ALPHA încearcă de mult timp să măsoare spectrul de atomi antihidrogeni, a căror comparație cu date similare pentru hidrogen va arăta dacă lumina interacționează în același mod cu două forme de materie și dacă există chiar și cele mai mici diferențe în masa particulelor lor.
Primele rezultate de acest fel au fost obținute în urmă cu șase ani și doi ani, dar aceste măsurători nu au fost exacte din cauza faptului că nu au fost efectuate direct, ci indirect, respectând consecințele coliziunii particulelor de antimaterie și materie. Oamenii de știință au fost obligați să acționeze astfel, din cauza faptului că existau prea puțini atomi antihidrogeni. Acest lucru a împiedicat căutarea posibilelor urme ale „noii fizice” și a soluției misterului dispariției antimateriei.
Video promotional:
Angst și colegii săi au reușit să rezolve această problemă modificând structura capcanei în așa fel încât să le permită iradierea antihidrogenului cu șapte tipuri de raze laser simultan. Combinând imaginile obținute în timpul unei astfel de „cochilii”, oamenii de știință au putut să crească acuratețea măsurătorilor de 100 de ori și să atingă un nivel de eroare care să nu depășească două părți pe trilion. Aceasta este doar trei ordine de mărime mai mică decât precizia obținută la „arderea” hidrogenului.
Ca și în ultimele două ori, spectrele materiei și antimateriei au coincis complet, ceea ce sugerează că interacționează cu lumina în același mod și, probabil, au o masă identică. Împreună cu alte măsurători recente ale altor proprietăți ale antiprotonilor, această descoperire îi face pe oamenii de știință să se întrebe din ce în ce mai mult se ascunde diferența dintre materie și antimaterie.
Primele răspunsuri la aceste întrebări, așa cum speră Angst și colegii săi, vor fi primite foarte curând, când ALPHA-2 este modernizat și extins, ceea ce va crește acuratețea măsurărilor spectrului cu mai multe ordine de mărime și se va apropia de rezolvarea misterului existenței Universului.
