Tutkijat ovat vielä tehneet tarkemman antimateriaalin mittauksen, ja tulokset vain syventävät mysteeriä miksi elämä, maailmankaikkeus ja kaikki siinä oleva on.
Uudet mittaukset osoittavat, että uskomattoman suurella tarkkuudella antimateria ja aine käyttäytyvät samalla tavalla.
Nämä uudet mittaukset eivät kuitenkaan pysty vastaamaan yhteen fysiikan suurimpiin kysymyksiin: Miksi jos maailmankaikkeus muodostuisi nykyään aineesta, jos aine ja anti-aine muodostuisivat saman ison osan aikana?
Universumi tasapainossa
Universumimme perustuu vastakohtien tasapainoon. Jokaisessa "normaalista" hiukkasmuodossa, joka on valmistettu materiaalista, on saman massan konjugaattipartikkeli, jolla on samanlainen tuotettu vastakkainen sähkövaraus. Elektroneilla on vastakkaiset antielektronit tai positronit; protoneissa on antiprotoneja; ja niin edelleen.
Kun aine- ja antimateriahiukkaset kuitenkin kohtaavat, ne tuhoavat toisiaan, jättäen jäljelle vain jäljellä olevan energian. Fyysikot väittävät, että Ison Bangin luomissa aineissa ja antimaterioissa olisi pitänyt olla yhtä paljon määriä ja jokainen olisi varmistanut toistensa molemminpuolisen tuhoamisen, jättäen vauvauniversumille elämän rakennuspalikoita (tai mitä tahansa, todella). Silti täällä olemme, maailmankaikkeudessa, joka koostuu melkein kokonaan aineesta.
Mutta tässä on kicker: Emme tiedä mitään alkeista antimateriaa, joka teki sen suuresta räjähdyksestä. Joten miksi - jos antimateria ja aine käyttäytyivät samalla tavalla - selvisi yksi tyyppinen aine isosta iskua ja toinen ei?
Yksi parhaimmista tavoista vastata tähän kysymykseen on mitata aineen ja sen antimaterian konjugaattien perusominaisuudet mahdollisimman tarkasti ja vertailla näitä tuloksia, kertoi Japanin Wakon Rikenin fyysikko Stefan Ulmer, joka ei ollut mukana uudessa tutkimus. Jos aineominaisuuksien ja korreloivien antimateriaalien ominaisuuksien välillä on pieni poikkeama, se voi olla ensimmäinen vihje ratkaista fysiikan suurin hoitoryhmä. (Vuonna 2017 tutkijat havaitsivat pieniä eroja tapauksissa, joissa jotkut aineet antimateriaalipartnereissa käyttäytyvät, mutta tulokset eivät olleet tilastollisesti riittävän vahvoja voidakseen pitää löytönä.)
Mutta jos tutkijat haluavat manipuloida antimateriaa, heidän on tehtävä siitä huolellisesti. Viime vuosina jotkut fyysikot ovat ryhtyneet tutkimaan antivetyä tai vedyn antimateriaalin vastinetta, koska vety on "yksi niistä asioista, jotka ymmärrämme parhaiten maailmankaikkeudessa", tutkimuksen avustaja Jeffrey Hangst, fyysikko Tanskan Århusin yliopistosta, kertoi Live Science: lle. . Antigeenin valmistaminen tarkoittaa tyypillisesti 90 000 antiprotonin sekoittamista 3 miljoonan positronin kanssa, jotta saadaan 50 000 antivetyatomia, joista vain 20 kiinnitetään magneeteilla 11 tuuman (28 senttimetrin) lieriömäiseen putkeen jatkotutkimusta varten.
Nyt, tänään (4. huhtikuuta) Nature-lehdessä julkaistussa uudessa tutkimuksessa Hangstin joukkue on saavuttanut ennennäkemättömän standardin: He ovat ottaneet toistaiseksi tarkimman veden antigeenin - tai kaikenlaisen antimateriaalin - mittauksen. 15 000: sta antigeenivetyatomista (ajatelkaa tekemällä edellä mainittua sekoitusprosessia noin 750 kertaa), he tutkivat valon taajuutta, jonka atomit säteilevät tai absorboivat, kun ne siirtyvät matalammasta energiatilasta korkeampaan.
Tutkijoiden mittaukset osoittivat, että antivetyatomien energiatasot ja absorboituneen valon määrä sopivat heidän vety kollegojensa kanssa tarkkuudella 2 osaa triljoonia kohti, parantaen dramaattisesti aikaisempaan mittaustarkkuuteen luokkaa miljardia kohti.
"On hyvin harvinaista, että kokeilijat pystyvät lisäämään tarkkuutta kertoimella 100", Ulmer kertoi Live Science: lle. Hän uskoo, että jos Hangstin joukkue jatkaa työtä vielä 10-20 vuotta, he pystyvät lisäämään vety-spektroskopian tarkkuustasoaan vielä 1 000 kertoimella.
Hangstille - Euroopan ydintutkimusjärjestön (CERN) ALPHA-yhteistyön tiedottajalle, joka tuotti nämä tulokset - tämä saavutus oli vuosikymmenien mittainen.
Antimaterian vangitseminen ja pitäminen oli merkittävä hieno tehtävä, Hangst sanoi.
"Kaksikymmentä vuotta sitten ihmiset ajattelivat, ettei tätä koskaan tapahdu", hän sanoi. "Se on kokeellinen kiertuevoima pystyä tekemään tämä ollenkaan."
Uudet tulokset ovat erittäin vaikuttavia, CERN: n fyysikko Michael Doser, joka ei ollut mukana työssä, kertoi Live Sciencelle sähköpostitse.
"Loukkuun jääneiden atomien määrä tätä mittausta varten (15 000) on valtava parannus vain muutaman vuoden takaiseen omaan tietoonsa", Doser sanoi.
Joten mitä tarkin antimateriaalin mittaus edes kertoo? No, valitettavasti ei paljon enemmän kuin me jo tiesimme. Odotetulla tavalla vety ja antivety - aine ja antimateria - käyttäytyvät samalla tavalla. Nyt tiedämme vain, että ne ovat identtisiä mitattaessa osia biljoonia kohti. Ulmer sanoi kuitenkin, että 2 osaa triljoonaa kohti -mittaus ei sulje pois mahdollisuutta, että jotain poikkeaa näiden kahden tyyppisten materiaalien välillä vielä suuremmalla tarkkuustasolla, joka on toistaiseksi vastustanut mittausta.
Hangstin osalta hän on vähemmän huolissaan vastaamisesta kysymykseen, miksi aineemme maailmankaikkeus on olemassa sellaisenaan ilman antimateriaa - mitä hän kutsuu "huoneessa olevaksi norsuksi". Sen sijaan hän ja hänen ryhmänsä haluavat keskittyä entistä tarkempien mittausten tekemiseen ja tutkia miten antimateria reagoi painovoiman kanssa - putoaako se kuten normaali aine vai voisiko se pudota?
Ja Hangst uskoo, että mysteeri voitaisiin ratkaista ennen vuoden 2018 loppua, jolloin CERN suljetaan kahdeksi vuodeksi päivityksiä varten. "Meillä on muita temppuja ylöspäin", hän sanoi. "Pysy kanavalla."
