Tudomány Először mérték meg az antianyag optikai spektrumát

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


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. Annak érdekében, hogy megfejtsék a rejtélyt, az antianyagatomok tulajdonságainak precízebb mérésére volt szükség, és arra, hogy összehasonlítsák őket anyagatomok tulajdonságaival.

Antihidrogén


A CERN ALPHA konzorciumának (Antihydrogen Laser Physics Apparatus) kutatói a Nature című tudományos lapban számoltak be arról, hogy elsőként sikerült megmérniük egy antihidrogén-atom optikai spektrumát.

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



antianyag, CERN

Forrás: CERN

Amikor az antihidrogén-atomot 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 célozza, hogy megmérjék az antihidrogén-atomok színképét, valamint összevessék a hidrogénatomok spektrumával.

Megerősítették a részecskefizika alapmodelljét


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 fokozni akarják a precizitást, hogy így még pontosabban megvizsgálhassák az anyag és antianyag szimmetriáját.

Az antianyag spektrumának vizsgálata azonban egyáltalán nem könnyű. Antianyag-részecskéket nehéz előállítani és stabilan megtartani. A tanulmány mögött húsz év technológiai fejlődése áll - írja 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 - mondta el Jeffrey Hangst, az ALPHA szóvivője. "Ehhez egy speciális mágneses részecskecsapdát fejlesztettünk ki, amely azon alapszik, hogy az antihidrogén egy egészen kicsit mágneses" - magyarázta Hangst. A szakértőknek így sikerült elfogniuk egy atomot, és megmérni az optikai spektrumát.

Let's block ads! (Why?)

Forrás...