A legjobb tudomány - azok a kérdések, amelyek minden embert elfognak és kényszerítenek - rejtélyekbe fészkel. Ha ez történt volna, akkor a kétféle részecske megsemmisítette volna egymást, és energiával átitatott világegyetem maradna.
Amint létezésünk tanúsítja, ez nem történt meg. Valójában úgy tűnik, hogy a természet egyrészt 10 milliárd dollárban részesíti előnyben az anyagot, mint az antianyagot. Ez a modern fizika egyik legnagyobb rejtélye.
De a Nagy Hadron Összeütköző keményen dolgozik, szó szerint korlátozva az anyagot, hogy megoldja ezt a magával ragadó rejtélyt. Ezen a héten a CERN antihidrogénatomok sugárát hozta létre, amely lehetővé tette a tudósok számára, hogy először pontosan mérjék meg ezt a megfoghatatlan antianyagot.
Az antirészecskék azonosak az anyagrészecskékkel, kivéve az elektromos töltésüket. Tehát, míg a hidrogén egy negatív töltésű elektron által keringtetett pozitív töltésű protonból áll, addig az antihidrogén egy pozitív töltésű anti-elektron vagy egy pozitron által keringtetett negatív töltésű antiprotont tartalmaz.
Noha az ősidők antitestjét soha nem figyelték meg az univerzumban, lehetséges, hogy antihidrogént képezzenek egy részecskegyorsítóban pozitronok és alacsony energiájú antiprotonok összekeverésével.
2010-ben az ALPHA csapata először fogta fel és tartotta az antihidrogén atomjait. A csapat sikeresen létrehozta a hidrogén-részecskék gerendáját. Az ezen a héten a Nature Communications-ben megjelent cikkben az ALPHA csapata beszámol arról, hogy 80 antihidrogénatomot észlel az előállítástól 2,7 méterre fordítva.
"Ez az első alkalom, hogy némi pontossággal meg tudtuk vizsgálni az antihidrogént" - mondta Jeffrey Hangst, az ALPHA szóvivője egy sajtóközleményben. "Optimista vagyunk abban, hogy az ALPHA csapdázási technikája sok ilyen betekintést fog adni a jövőben."
Az egyik legfontosabb kihívás az antihidrogén távol tartása a közönséges anyagtól, hogy a kettő ne pusztítsa el egymást. Ehhez a legtöbb kísérlet mágneses tereket alkalmaz az anhidrogén atomok csapdájához elég hosszú ideig ahhoz, hogy tanulmányozzák azokat.
Az erős mágneses mezők azonban rontják az antihidrogén atomok spektroszkópikus tulajdonságait, így az ALPHA csapatnak innovatív rendszert kellett kifejlesztenie az antihidrogén atomok átviteléhez egy olyan régióba, ahol meg lehetne vizsgálni őket, messze az erős mágneses mezőtől.
Az antihidrogén töltésének mérésére az ALPHA csoport megvizsgálta a csapdából felszabadult antihidrogén atomok pályáját elektromos mező jelenlétében. Ha az antihidrogén atomok elektromos töltéssel rendelkeznének, akkor a mezei eltérítik őket, míg a semleges atomok nem jelennek meg.
Az eredmény, amely 386 rögzített eseményen alapul, az antihidrogén elektromos töltésének -1,3x10-nél jelent meg-8. Más szavakkal, töltése összeegyeztethető nulla és nyolc tizedes pontossággal. Bár ez az eredmény nem meglepő, mivel a hidrogénatomok elektromos szempontból semlegesek, ez az első alkalom, hogy az antio-atom töltését ilyen nagy pontossággal mérik.
A jövőben bármilyen észlelhető különbség az anyag és az antianyag között segíthet megoldani a modern fizika egyik legnagyobb rejtélyét, megnyitva egy ablakot a tudomány új birodalmába.
A tanulmányt a Nature Communications folyóiratban tették közzé.
