Paras tiede - kysymykset, jotka vangitsevat ja pakottavat kaiken ihmisen - on salattu salaperäisyyteen. Jos näin olisi ollut, nämä kaksi hiukkasmuotoa olisivat hävittäneet toisensa, jättäen Universumin energian lävitseen.
Kuten olemassaolomme todistaa, niin ei tapahtunut. Itse asiassa luonnolla näyttää olevan yksi osa 10 miljardista mieluummin aineesta kuin antimateriasta. Se on yksi modernin fysiikan suurimmista mysteereistä.
Mutta iso hadronikoppija työskentelee ahkerasti ja työntää kirjaimellisesti asiaan rajaan, jotta tämä kiehtova mysteeri voidaan ratkaista. Tällä viikolla CERN loi antigeenivetyatomien säteen, jonka avulla tutkijat voivat ensimmäistä kertaa tehdä tarkat mittaukset tästä vaikeasta antimateriaalista.
Hiukkasten vastaiset hiukkaset ovat identtisiä ainehiukkasten kanssa, lukuun ottamatta niiden sähkövarauksen merkkiä. Joten vaikka vety koostuu positiivisesti varautuneesta protonista, jota kiertää negatiivisesti varautunut elektroni, antivety koostuu negatiivisesti varautuneesta antiprotonista, jota kiertää positiivisesti varautunut anti-elektroni, tai positronilla
Vaikka alkeista antimateriaa ei ole koskaan havaittu maailmankaikkeudessa, on mahdollista luoda antivety hiukkaskiihdyttimeen sekoittamalla positroneja ja vähän energiaa käyttäviä antiprotoneja.
Vuonna 2010 ALPHA-joukkue vangitsi ja piti ensimmäistä kertaa antivetyatomeja. Nyt joukkue on onnistuneesti luonut antigeenivetyhiukkasten säteen. ALPHA-ryhmä raportoi tällä viikolla Nature Communications -julkaisussa julkaisussa 80 antivetyatomia, jotka ovat 2,7 metriä alavirtaan niiden tuotannosta.
"Tämä on ensimmäinen kerta, kun olemme voineet tutkia antivetyä tietyllä tarkkuudella", sanoi ALPHA: n tiedottaja Jeffrey Hangst lehdistötiedotteessa. "Olemme optimistisia, että ALPHAn ansastustekniikka tuottaa tulevaisuudessa monia sellaisia oivalluksia."
Yksi tärkeimmistä haasteista on pitää antivety poissa tavallisesta aineesta, jotta nämä eivät tuhota toisiaan. Tätä varten useimmissa kokeissa käytetään magneettikenttiä antigeenivetyatomien sieppaamiseen tarpeeksi kauan niiden tutkimiseksi.
Vahvat magneettikentät kuitenkin heikentävät antivetyatomien spektroskooppisia ominaisuuksia, joten ALPHA-ryhmän oli kehitettävä innovatiivinen rakenne siirtämään antivetyatomeja alueelle, jolla niitä voidaan tutkia, kaukana voimakkaasta magneettikentästä.
Antigeeniveden varauksen mittaamiseksi ALPHA-ryhmä tutki ansasta vapautuneiden antivetyatomien ratoja sähkökentän läsnä ollessa. Jos antivetyatomeilla olisi sähkövaraus, kenttä ohjaa niitä, kun taas neutraaleilla atomeilla ei ole taipumista.
Tulos, joka perustuu 386 tallennettuun tapahtumaan, antaa antigeeniveden sähkövarauksen arvon -1,3 x 10-8. Toisin sanoen, sen varaus on yhteensopiva nollan ja kahdeksan desimaalin tarkkuudella. Vaikka tämä tulos ei ole yllättävää, koska vetyatomit ovat sähköisesti neutraaleja, antiatomin varaus on mitattu ensimmäistä kertaa niin suurella tarkkuudella.
Tulevaisuudessa mikä tahansa havaittavissa oleva aineen ja antimateriaalin välinen ero voisi auttaa ratkaisemaan modernin fysiikan suurimpia mysteerejä, avaamaan ikkunan uudelle tieteen alueelle.
Paperi on julkaistu Nature Communications -lehdessä.
