A tudósok még a lehető legpontosabban mérik az antianyagot, és az eredmények csak mélyítik a rejtélyt, miért létezik az élet, a világegyetem és minden benne rejlő anyag.
Az új mérések azt mutatják, hogy hihetetlenül nagy pontossággal az antianyag és az anyag azonos módon viselkednek.
Ezek az új mérések azonban nem tudják megválaszolni a fizika egyik legnagyobb kérdését: Miért lenne manapság az anyag, ha az univerzum és az antianyag egyenlő részekben alakulnak ki a Nagyrobbanás alatt?
Univerzum egyensúlyban
Világegyetemünk az ellentétek egyensúlyára épül. Az anyagból készült "normál" részecskék minden típusa számára azonos tömegű konjugált részecske található, amelynek ugyanabban az időben az ellenkező elektromos töltése van. Az elektronok ellentétes antielektronokkal vagy pozitronokkal rendelkeznek; a protonok antiprotonokkal rendelkeznek; stb.
Amikor az anyag és az antianyag részecskék találkoznak, megsemmisítik egymást, és csak a maradék energiát hagyják hátra. A fizikusok azt állítják, hogy azonos mennyiségű anyagnak és antianyagnak kellett lennie a Nagyrobbanás által, és mindegyikük biztosította volna a másik kölcsönös pusztulását, és a baba-világegyetem elhagyta az élet építőelemeit (vagy bármi ilyesmit). Mégis itt vagyunk egy olyan univerzumban, amely szinte teljes egészében az anyagból áll.
De itt van a kicker: Nem tudunk egyetlen olyan ősi antianyagot sem, amely miatt a Nagyrobbanásból ki tudták jönni. Miért - ha az antianyag és az anyag ugyanúgy viselkedik - akkor az egyik anyagfajta túlélte a Nagyrobbanást, a másik nem?
A kérdés megválaszolásának egyik legjobb módja az anyag alapvető tulajdonságainak és az antianyag-konjugátumoknak a lehető legpontosabb mérése és az eredmények összehasonlítása - mondta Stefan Ulmer, a japán Wako-i Riken fizikus, aki nem vett részt az új kutatás. Ha kismértékű eltérés mutatkozik az anyag tulajdonságai és a korrelált antianyag tulajdonságok között, akkor ez lehet az első nyom a fizika legnagyobb kurzusának megoldására. (2017-ben a tudósok némi eltérést találtak az egyes antianyag-partnerek viselkedésében, de az eredmények statisztikailag nem voltak elég erősek felfedezésnek tekinteni.)
De ha a tudósok manipulálni akarnak az antianyaggal, akkor odafigyeléssel kell ezt megtenni. Az utóbbi években néhány fizikus az antihidrogén vagy a hidrogén antianyag-analógjának tanulmányozására vállalkozott, mivel a hidrogén "az egyik legjobban érthető dolog az univerzumban" - jelentette a tanulmány társszerzője, Jeffrey Hangst, a dániai Aarhusi Egyetem fizikusa. . Az antihidrogén előállítása általában magában foglalja 90 000 antiproton és 3 millió pozitron összekeverését, hogy 50 000 antihidrogén atomot kapjanak, amelyekből csak 20-at tartanak mágnesekkel egy 11 hüvelyk hosszú (28 centiméter) hengeres csőben további vizsgálat céljából.
Egy új, ma (április 4-én), a Nature folyóiratban közzétett tanulmányban a Hangst csapata példátlan szabványt ért el: a mai napig a legpontosabb méréseket végezték az antihidrogén - vagy bármilyen antimatikus anyag - ellenében. 15 000 antihidrogén atomban (gondoljuk, hogy ezt a fent említett keverési eljárást kb. 750-szer elvégezzük) megvizsgálták az atomok által kibocsátott vagy elnyelõ fény gyakoriságát, amikor alacsonyabb energiájú állapotból magasabbra ugornak.
A kutatók mérései kimutatták, hogy az antihidrogén atomok energiaszintje és az elnyelt fény mennyisége megegyezik a hidrogén társaikkal, trilóionos 2 rész pontossággal, drasztikusan javítva az előző mérési pontosságot, egymilliárd rész nagysága alapján.
"Nagyon ritka, hogy a kísérletezőknek sikerül 100-szorosára növelni a pontosságot" - mondta Ulmer a Live Science-nek. Úgy gondolja, hogy ha Hangst csapata további 10-20 évig folytatja a munkát, képesek lesznek további 1000-es tényezővel növelni a hidrogén-spektroszkópia pontosságát.
Hangst - az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN) - az ALPHA együttműködés szóvivője - számára, amely ezeket az eredményeket hozta - ez az eredmény évtizedek óta történt.
Hangsúlyozta, hogy az antianyag becsapása és megtartása nagy szerepet játszik.
"Húsz évvel ezelőtt az emberek azt gondolták, hogy ez soha nem fog megtörténni" - mondta. "Ez egy kísérleti turné erő, hogy ezt meg tudjuk csinálni."
Az új eredmények nagyon lenyűgözőek - mondta Michael Doser, a CERN fizikusa, aki nem vett részt a munkában.
"A befogott atomok száma ehhez a méréshez (15 000) hatalmas javulás a néhány évvel ezelőtti saját nyilvántartásban" - mondta Doser.
Tehát mit is mond nekünk az antianyag legpontosabb mérése? Nos, sajnos nem sokkal több, mint amit már tudtunk. A várakozások szerint a hidrogén és az antihidrogén - az anyag és az antianyag - azonos módon viselkednek. Most csak azt tudjuk, hogy azonosak a trillióra eső részek mérésével. Ulmer szerint azonban a trilliónkénti 2 részre eső mérés nem zárja ki annak lehetőségét, hogy valami eltérést mutatjon a két anyagtípus között egy még nagyobb pontossággal, ami eddig megcáfolta a mérést.
Hangst illetően kevésbé foglalkozik a kérdés megválaszolásával, hogy miért létezik az anyag világegyeteme, ahogyan az antianyag nélkül létezik - amit „a szobában lévő elefántnak” hív. Ehelyett a csoportjával a még pontosabb mérések elvégzésére koncentrál, és annak feltárására, hogy az antianyag hogyan reagál a gravitációra - esik-e le, mint a normál anyag, vagy fel tud-e esni?
És Hangst úgy gondolja, hogy a rejtélyt 2018 vége előtt lehet megoldani, amikor a CERN két évre leállítja a frissítéseket. "Van más trükkök is a hüvelyünkre" - mondta. "Maradjon velünk."
