Kuplaava, räikeä tyhjiö täyttää kvanttilan, vääristäen jokaisen vetyatomin muotoa universumissa. Ja nyt tiedämme, että se vääristää myös vedyn omituisen maailman antimateriaalin kaksoisvuoto: antivety.
Antimateria on vähän ymmärretty aine, harvinainen universumissamme, joka matkii ainetta melkein täydellisesti, mutta kaikilla ominaisuuksilla on ympäri. Esimerkiksi elektronit ovat pieniä ainepartikkeleita, joissa on negatiivinen varaus. Heidän antimateriaalin kaksoset ovat pieniä "positroneja", joilla on positiivinen varaus. Yhdistä elektroni ja protoni (suurempi, positiivisesti varautuneen ainepartikkeli) ja saat yksinkertaisen vetyatomin. Yhdistä antimateriaalipostroni "antiprotoniin" ja saat antivetyä. Kun säännöllinen aine ja antimateria koskettavat, aine ja antimateria hiukkaset tuhoavat toisiaan.
Antimateria näyttää tällä hetkellä olevan täydellinen, antagonistinen aineen kaksoissuhde, ja yksi fysiikan suurista mysteereistä on miksi aine tuli hallitsemaan tilaa, kun antimateriasta tuli vähän toimija maailmankaikkeudessa. Jotkin erojen löytäminen näiden kahden välillä voisi auttaa selittämään modernin maailmankaikkeuden rakennetta.
Karitsansiirto oli hyvä paikka etsiä tällaista eroa, kertoi Makoto Fujiwara, Kanadan hiukkasfyysikko, joka on sidoksissa CERN: ään ja uuden tutkimuksen kirjoittaja, julkaistu 19. helmikuuta lehdessä Nature. Kvantfyysikot ovat tienneet tästä omituisesta kvanttitehosteesta, joka on nimetty Arizonan yliopiston fyysikolta Willis Lambilta, vuodesta 1947. Amerikkalaisten fyysikkojen ensimmäisessä suuressa sodanjälkeisessä konferenssissa Lamb paljasti, että jotain näkymätöntä vetyatomien sisällä työntää niiden sisäisiä hiukkasia muodostaen suuremman aukon. protonin ja kiertävän elektronin välillä kuin nykyinen ydinteoria sallii.
"Karkeasti sanottuna lampaansiirto on" tyhjiön "fyysinen ilmentymä", "Fujiwara kertoi Live Science: lle. "Kun normaalisti ajattelet tyhjiötä, ajattelet" mitään ". Kvantfysiikan teorian mukaan tyhjiö on kuitenkin täynnä ns. "Virtuaalihiukkasia", joita syntyy ja tuhoutuu jatkuvasti. "
Tällä lyhyiden, puolitodellisten hiukkasten piilevällä kuplittamisella on todellisia vaikutuksia ympäröivään maailmankaikkeuteen. Ja vetyatomien sisällä se luo paineen, joka erottaa kaksi sidottua hiukkasta. Odottamaton löytö voitti Lambille vuoden 1955 fysiikan Nobel-palkinnon.
Mutta vaikka fyysikot ovat jo vuosikymmenien ajan tietäneet, että karitsansiirto muutti vetyä, heillä ei ollut aavistustakaan, vaikuttiiko se myös antivetyä.
Fujiwara ja hänen avustajansa halusivat selville.
"Tutkimuksidemme yleisenä tavoitteena on selvittää, onko vedyn ja antivetyn välillä eroja, emmekä tiedä etukäteen, missä tällainen ero saattaa ilmetä", Fujiwara kertoi Live Science -yritykselle.
Kysymyksen tutkimiseksi tutkijat keräsivät huolellisesti antivetynäytteitä käyttämällä antigeeniveselaserfysiikan laitteiston (ALPHA) antimateriaalikoetta Euroopan ydintutkimusjärjestössä (CERN), mantereen jättiläisessä ydinfysiikan laboratoriossa. ALPHA kestää muutaman tunnin antigeeninäytteen tuottamiseksi, joka on riittävän suuri työskentelemään, Fujiwara sanoi.
Se suspendoi aineen magneettisissa kentissä, jotka hylkivät aineen. ALPHA: n tutkijat osuivat sitten vangittuun antivetyyn laservalolla tutkiakseen, miten antimateria vuorovaikutuksessa fotonien kanssa voi paljastaa pienten anti-atomien piilotetut ominaisuudet.
Toistamalla kokeilunsa kymmenkunta kertaa erilaisilla antivetynäytteillä eri olosuhteissa, ALPHA-tutkijat eivät löytäneet mitään eroa lampaan siirtymässä vedyssä ja lampaansiirrossa antivetyssä, jonka heidän instrumentinsa pystyivät havaitsemaan.
"Tällä hetkellä ei ole tunnettua eroa antigeenin ja normaalin vedyn perusominaisuuksien välillä", Fujiwara sanoi. "Jos löydämme eroja, jopa pienimmänkin määrän, se pakottaisi radikaalin muutoksen tapaan, jolla ymmärrämme fyysistä universumiamme."
Vaikka tutkijat eivät ole vielä löytäneet eroja, antivetyfysiikka on vielä nuori ala. Fyysikoilla ei ollut edes yhtään helppoa tutkittavaa esineenäytettä vuoteen 2002 saakka, ja ALPHA ei aloittanut rutiininomaisesti ansastusta vetynäytteitä vasta vuoteen 2011.
Tämä löytö on "ensimmäinen askel", Fujiwara sanoi, mutta tutkimukseen on vielä paljon jäljellä, ennen kuin fyysikot todella ymmärtävät vedyn ja antigeenin vertailun.
