Selv om dette er foreløpige data, mener forskere at gjentatte målinger vil bekrefte deres opprinnelige funn.
Fysikere fra ALPHA-prosjektet, som er basert på CERN, presenterte de første dataene om målinger av finstrukturen i spekteret av antimateriellpartikler, hvorfra man kan trekke konklusjoner om strukturen til kvanteenerginivået. I dette viste det seg å være lik ordinær materie, skriver forskere i en artikkel publisert av det vitenskapelige tidsskriftet Nature.
“Oppdagelsen av eventuelle avvik i egenskapene til materie og antimateriale vil bokstavelig talt riste grunnlaget for standardmodellen. Disse målingene hjalp oss med å realisere vår langvarige drøm og studere noen aspekter av samspillet mellom antimaterie og det omkringliggende rommet, inkludert å måle forskyvningen av dets lavere energinivå, - sa resultatene av arbeidet, den offisielle representanten for ALPHA-prosjektet Jeffrey Hangst.
Kosmologer antyder at i universet i de første øyeblikkene av livet, var materie og antimaterie omtrent like. Alle kjemiske og fysiske egenskaper av partiklene deres, med unntak av ladningen, måtte være de samme - med mindre standardmodellen selvfølgelig er ufullstendig eller feilaktig (denne teorien beskriver de fleste interaksjonene til alle elementære partikler kjent for vitenskapen nå).
Imidlertid motsier dette selve virkeligheten, siden alle partikler av materie og antimaterie måtte ødelegge hverandre, kollidere og gjensidig ødelegge i de første øyeblikkene etter Big Bang. Derfor har forskere kranglet i mange tiår og lurt på hvorfor det praktisk talt ikke er noe antimaterie i det observerbare universet.
Mange fysikere mener at svaret på denne gåten ligger i de minste forskjeller i egenskapene, oppførselen og strukturen til partiklene av antimaterie og materie. Forskere har nylig funnet mange hint om at slike avvik kan eksistere, for eksempel i massene av protoner og antiprotoner. Imidlertid har fysikere ennå ikke bekreftet noen av dem.
Hangst og kollegene har prøvd å finne dem i mange år ved å bruke ALPHA-2-instrumentet, en spesiell magnetisk felle for positroner og antiprotoner som tvinger dem til å kombinere og danne enkelt antimateriale atomer. De første målingene av denne typen, som forskere gjennomførte i 2012, 2016 og 2018, viste at det ikke er noen forskjell i måten lys begeistrer elektroner og positroner i atomer med antimaterie og materie.
Salgsfremmende video:
Antimatter hemmeligheter
I en ny serie eksperimenter har forskere fra CERN målt det såkalte Lamskiftet for antimaterie for første gang. Dette er hva forskere kaller små forskjeller i hvor to spesifikke energinivåer i atomet, 2s og 2p, er lokalisert. I følge teorien skulle posisjonen deres være sammenfallende, men i virkeligheten er det ikke slik - de viser seg å være forskjøvet i forhold til hverandre.
Eksistensen av dette gapet skyldes det faktum at partikler av materie og antimaterie kontinuerlig samvirker på kvantenivå med par virtuelle partikler og antipartikler, som kontinuerlig blir født og forsvinner i tomrummet. Spor av dette kan sees i den såkalte "fine strukturen" av atomet, et sett med smale bånd i spekteret som teoretisk forutsagte energinivåer er delt i.
Prosjekt ALPHA studerte først strukturen til dette settet med linjer ved å føre 90 000 antihydrogenatomer gjennom et kraftig magnetfelt, og deretter bestråle dem med en ultrafiolett laser og se hvordan deres spekter endret seg som et resultat. Forskerne brukte disse dataene til å beregne lamskiftet til antimaterie og sammenligne dem med en lignende parameter for hydrogen.
Generelt falt de oppnådde verdiene sammen med målinger for vanlig materie og med resultatene fra teoretiske beregninger, som tok hensyn til kvanteeffekter. Som Hangst understreker, er disse dataene fortsatt foreløpige, men allerede nå kan vi si at målinger av den konstante strukturen ikke kan avvike fra teorienes forutsigelser med mer enn 2%, og Lammeskiftet med mer enn 11%.
I nær fremtid planlegger ALPHA-medlemmer å utføre mer nøyaktige målinger ved å avkjøle antihydrogenatomer til temperaturer nær absolutt null. Disse observasjonene håper forskere endelig vil bekrefte at verdiene til Lammeskiftet for materie og antimaterie er de samme, og at de vil hjelpe fysikere med å måle antiprotons radius nøyaktig.
