Oamenii de știință au făcut încă cea mai precisă măsurare a antimateriei și rezultatele nu fac decât să adâncească misterul de ce viața, universul și tot ceea ce există.
Noile măsurători arată că, într-un grad incredibil de mare de precizie, antimateria și materia se comportă identic.
Cu toate acestea, aceste măsurători noi nu pot răspunde la una dintre cele mai mari întrebări din fizică: De ce, în timpul Big-Bang-ului s-au format părți egale și antimaterie, astăzi universul nostru este format din materie?
Universul în echilibru
Universul nostru este predicat de echilibrul contrariilor. Pentru fiecare tip de particule „normale”, fabricate din materie, există un antiparticul conjugat din aceeași masă care are sarcina electrică opusă produsă în același timp. Electronii au antielectroni opuși sau pozitroni; protonii au antiprotoni; si asa mai departe.
Cu toate acestea, când materia și particulele de antimaterie se întâlnesc, ele se anihilează reciproc, lăsând în urmă doar energia rămasă. Fizicienii consideră că ar fi trebuit să existe cantități egale de materie și antimaterie create de Big Bang și fiecare ar fi asigurat distrugerea reciprocă a celuilalt, lăsând un univers al bebelușului în afara blocurilor de viață (sau orice, cu adevărat). Totuși, iată-ne într-un univers alcătuit aproape în întregime din materie.
Dar iată lovitorul: nu știm de vreo antimaterie primordială care a scos-o din Big Bang. Atunci de ce - dacă antimateria și materia s-au comportat la fel - un tip de materie a supraviețuit Big Bang-ului, iar celălalt nu?
Unul dintre cele mai bune moduri de a răspunde la această întrebare este de a măsura cât mai precis proprietățile fundamentale ale materiei și conjugatele sale antimaterie și de a compara aceste rezultate, a spus Stefan Ulmer, fizician la Riken din Wako, Japonia, care nu a fost implicat în noul cercetare. Dacă există o ușoară abatere între proprietățile materiei și proprietățile antimateriei corelate, acesta ar putea fi primul indiciu în soluționarea celei mai mari atitudini fizice. (În 2017, oamenii de știință au descoperit câteva ușoare diferențe în modul în care se comportă unii parteneri antimateriali, dar rezultatele nu au fost suficient de puternice statistic pentru a considera o descoperire.)
Dar, dacă oamenii de știință vor să manipuleze antimateria, trebuie să o facă cu atenție. În ultimii ani, unii fizicieni au studiat antihidrogenul sau omologul antimateriei hidrogenului, deoarece hidrogenul este „unul dintre lucrurile pe care le înțelegem cel mai bine în univers”, a declarat co-autorul Jeffrey Hangst, fizician la Universitatea Aarhus din Danemarca, pentru Live Science . Fabricarea antihidrogenului implică, de obicei, amestecarea a 90.000 de antiprotoni cu 3 milioane de pozitroni pentru a produce 50.000 de atomi antihidrogeni, doar 20 dintre aceștia fiind prinși cu magneți într-un tub cilindric cu lungimea de 11 centimetri (28 de centimetri) pentru studiu suplimentar.
Acum, într-un nou studiu publicat astăzi (4 aprilie) în revista Nature, echipa lui Hangst a atins un standard fără precedent: au luat până acum cea mai precisă măsurare a antihidrogenului - sau a oricărui tip de antimaterie. În 15.000 de atomi de antihidrogen (gândiți-vă că faceți acel procedeu de amestecare menționat de aproximativ 750 de ori), au studiat frecvența de lumină pe care atomii o emit sau se absorb atunci când sar de la o stare de energie mai mică la una mai mare.
Măsurătorile cercetătorilor au arătat că nivelul de energie al atomilor de antihidrogen și cantitatea de lumină absorbită au fost de acord cu omologii lor de hidrogen, cu o precizie de 2 părți pe trilion, îmbunătățindu-se dramatic cu privire la precizia de măsurare anterioară de ordinul părților per miliard.
"Este foarte rar ca experimentaliștii să reușească să crească precizia cu factorul de 100", a spus Ulmer pentru Live Science. El consideră că, dacă echipa lui Hangst continuă activitatea încă 10 până la 20 de ani, ei vor putea crește nivelul de precizie al spectroscopiei cu hidrogen cu un factor suplimentar de 1.000.
Pentru Hangst - purtătorul de cuvânt al colaborării ALPHA la Organizația Europeană pentru Cercetări Nucleare (CERN), care a produs aceste rezultate - această realizare a fost de zeci de ani în devenire.
Capcanul și deținerea antimateriei a fost un element important, a spus Hangst.
"Acum douăzeci de ani, oamenii credeau că acest lucru nu se va întâmpla niciodată", a spus el. „Este un tur de forță experimental pentru a putea face acest lucru deloc”.
Noile rezultate sunt foarte impresionante, a declarat pentru Live Science într-un e-mail Michael Doser, fizician la CERN care nu a fost implicat în lucrare.
"Numărul de atomi prinși pentru această măsurare (15.000) este o îmbunătățire uriașă a înregistrărilor proprii de doar câțiva ani în urmă", a spus Doser.
Ce ne spune chiar măsurarea cea mai precisă a antimateriei? Ei bine, din păcate, nu mai mult decât știam deja. După cum era de așteptat, hidrogenul și antihidrogenul - materie și antimaterie - se comportă identic. Acum, știm doar că sunt identice la o măsurare a părților pe trilion. Cu toate acestea, Ulmer a spus că măsurarea în 2 părți pe trilion de persoane nu exclude posibilitatea ca ceva să devieze între cele două tipuri de materie la un nivel și mai mare de precizie care a sfidat până acum măsurarea.
În ceea ce privește Hangst, el este mai puțin preocupat să răspundă la întrebarea de ce universul nostru de materie există așa cum se întâmplă fără antimaterie - ceea ce el numește „elefantul din cameră”. În schimb, el și grupul său vor să se concentreze pe efectuarea unor măsurători și mai precise și să exploreze modul în care reacția antimateriei reacționează cu gravitația?
Și Hangst crede că misterul ar putea fi rezolvat înainte de sfârșitul anului 2018, când CERN va închide doi ani pentru upgrade-uri. „Avem alte trucuri până la mânecă”, a spus el. "Rămâneți aproape."
