Ilona
18 °C
34 °C

Áttörés a CERN-ben: először sikerült megmérni az antianyag optikai spektrumát

2016.12.20. 09:16

Először sikerült megmérni az antianyagnak – egész pontosan egy antihidrogén-atomnak – az optikai spektrumát az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN) kutatóközpontjában – írja az MTI.

A fizika egyik nagy kérdése, hogy az univerzum miért áll legnagyobbrészt anyagból. Az elméleti fizikusok feltételezése szerint 13,7 milliárd évvel ezelőtt, az ősrobbanás után az univerzumban egyenlő mennyiségben képződött anyag és antianyag. Az antianyag azóta eltűnt, ebből a tudósok arra következtetnek, hogy az anyagnak lehetett valamilyen előnye az antianyaggal szemben.

A rejtély megfejtéséhez az antianyagatomok tulajdonságainak precízebb mérésére volt szükség, és arra, hogy összehasonlítsák őket anyagatomok tulajdonságaival.

A CERN ALPHA (Antihydrogen Laser Physics Apparatus) konzorciumának kutatói a Nature szaklapban számoltak be arról, hogy

elsőként sikerült megmérniük egy antihidrogén-atom optikai spektrumát.

Ez olyan hullámok speciális mintázata, amelyeket az atom elnyel vagy kisugároz, amikor az elektronjai gerjesztett állapotba kerülnek vagy visszazuhannak onnan az alapállapotba.

Mint két tojás, csak az egyik antitojás

A feltételezések szerint minden rendes szubatomi részecskének van egy azonos tömegű, de ellentétes töltésű hasonmása. Amikor az  ilyen ellentétes töltésű részecskék találkoznak, kölcsönösen megsemmisítik egymást, tiszta energiává alakulva át. Egy hidrogénatom például egy protonból és egy elektronból áll. A negatív töltésű elektron ellentéte a pozitron, a protoné pedig az antiproton; egy antiproton és egy pozitron alkotja a legegyszerűbb  antianyagatomot, az antihidrogént.

Amikor a hidrogénatomot energiával gerjesztik, az elektron magasabb energiaszintű pályára kerül. Amikor viszont az elektron visszazuhan egy alacsonyabb energiájú állapotba, a két szint közötti energia különbségét egy foton formájában sugározza ki, és e sugárzásnak pontosan ismert a spektruma. A CERN ALPHA kísérlete azt célozta, hogy megmérjék az antihidrogén-atomok színképét, és összevessék a hidrogénatomok spektrumával.

A nagyon precíz mérési pontossággal elért eredmények szerint

az antihidrogén ugyanolyan optikai spektrummal rendelkezik, mint a hidrogénatom. Ez ismételten megerősíti a részecskefizika alapmodelljét.

Egy kis mérési bizonytalanság azonban továbbra is maradt, és talán abban rejlik az anyag és az antianyag közti különbség. A jövőben a szakértők ezért még tovább akarják fokozni a precizitást, hogy így még pontosabban megvizsgálhassák az anyag és antianyag szimmetriáját.

Nagyon pontos, de még mindig nem eléggé

Az antianyag spektrumának vizsgálata azonban egyáltalán nem könnyű. Antianyag-részecskéket nehéz előállítani és stabilan megtartani. A tanulmány mögött húsz év technológiai fejlődése áll – írja közleményében a CERN.

A töltéssel rendelkező antirészecskék, mint például az antiprotonok mozgatása és fogva tartása viszonylag könnyű, az antihidrogén-atomoké azonban nehéz, mivel azok semlegesek, tehát nem hordoznak elektromos töltést.

„Ehhez egy speciális mágneses részecskecsapdát fejlesztettünk ki, amely azon alapszik, hogy az antihidrogén egy egészen kicsit mágneses” – mondta el Jeffrey Hangst, az ALPHA szóvivője. A tudósoknak ezzel sikerült elfogniuk egy atomot, és megmérni az optikai spektrumát.