Elämme universumissa, joka on tehty aineesta. Fyysikot haluavat tietää, miksi asia on korvannut antimateriaalin kaksosensa, ja tällä viikolla ALPHA-yhteistyö CERNissä sai askeleen lähemmäksi mysteerin purkamista.
Vuonna 2005 perustettu kansainvälinen yhteistyökoe ALPHA suunniteltiin antigeenivetyhiukkasten vangitsemiseksi ja mittaamiseksi erityisesti suunnitellulla kokeilulla. Se nousee sinne, missä sen antimateriaa etsivä edeltäjä ATHENA lopetti. Painopiste on antivetyssä, koska vety on yleisimpiä elementtejä maailmankaikkeudessa ja sen rakenne on tutkijoiden hyvin tiedossa.
Jokaisella vetyatomilla on yksi elektron, joka kiertää ytimensä. Valonsammutus atomien kohdalla herättää elektronin, aiheuttaen sen hypätä kiertoradalle kauempana ytimestä ennen kuin se rentoutuu ja palaa lepotilaansa, joka säteilee valoa prosessissa. Tämän emittoidun valon taajuusjakauma tunnetaan; se on mitattu tarkasti ja ainetta sisältävässä universumissamme se on ainutlaatuinen vedylle.
Perusfysiikka määrää, että vedyn antimatterin kaksoisosan, antigeenin, tulisi olla yhtä hyvin tunnistettavissa identtisellä spektrillä. Eli jos kaikki, mitä hiukkasfysiikasta tiedämme, on oikein. Antigeeniveden spektrin sieppaaminen ja mittaaminen on ALPHA-ryhmän päätavoite.
ALPHA on ottanut ensimmäiset vaatimattomat antivetymittaukset. ALPHA-laitteessa antivety jää loukkuun magneettien järjestelyllä, joka vaikuttaa atomien magneettikentään. Mikroaallot, jotka on viritetty tiettyyn taajuuteen, joka on suunnattu näille antivetyatomeille, kääntää niiden magneettisen suunnan ja vapauttaa ne. Vapautunut antivety tapaa vetyä sen poistuessaan ja molemmat tuhoavat toisiaan jättäen laitteen ympäröiviin hiukkasilmaisimiin hyvin tunnetun kuvion.
Laite otti todisteita elektronien hyppäävistä kiertorajoista antivetyatomissa sen jälkeen, kun mikroaaltosäteily muutti sen sisätilaa. Tulos osoittaa edelleen ALPHA: n lähestymistavan paikkansapitävyyden osoittaen, että laitteella on riittävästi hallintaa ja herkkyyttä suorittaakseen menestyksekkäästi sen suunnitellun kokeen. Jatkossa ALPHA keskittyy parantamaan mikroaaltomittaustensa tarkkuutta paljastamaan antigeeniveden spektri lasereilla.
Jännittäviä tuloksia oli vaikea saada, koska antivetyä ei ole luonnossa. Se on valmistettu ALPHA-laitteessa antiprotoneista, jotka ovat itse valmistettu Antiproton Hidastimessa, ja positoneista radioaktiivisesta lähteestä. Ja sen on oltava riittävän alhainen energiataso pysyäkseen loukussa mittauksia varten. Mutta se toimii, ja se saattaa vain antaa fyysikoille avaimen, jota he tarvitsevat ymmärtääkseen varhaisen maailmankaikkeuden mysteerin.
Lähde: CERN
