Η καλύτερη επιστήμη - οι ερωτήσεις που αιχμαλωτίζουν και αναγκάζουν κάθε άνθρωπο - περιβάλλεται από μυστήριο. Εάν συνέβαινε αυτό, οι δύο τύποι σωματιδίων θα είχαν εκμηδενιστεί, αφήνοντας ένα Σύμπαν διαπερατό από ενέργεια.
Όπως επιβεβαιώνει η ύπαρξή μας, αυτό δεν συνέβη. Στην πραγματικότητα, η φύση φαίνεται να έχει ένα μέρος στα 10 δισεκατομμύρια προτίμηση για την ύλη έναντι του αντιύλη. Είναι ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της σύγχρονης φυσικής.
Αλλά το Large Hadron Collider εργάζεται σκληρά, κυριολεκτικά ωθεί την ύλη στο όριο, για να λύσει αυτό το μαγευτικό μυστήριο. Αυτή την εβδομάδα, το CERN δημιούργησε μια δέσμη ατόμων κατά του υδρογόνου, επιτρέποντας στους επιστήμονες να κάνουν ακριβείς μετρήσεις αυτού του αόριστου αντιύλης για πρώτη φορά.
Τα αντισωματίδια είναι πανομοιότυπα με τα σωματίδια ύλης εκτός από το σημάδι του ηλεκτρικού τους φορτίου. Έτσι, ενώ το υδρογόνο αποτελείται από ένα θετικά φορτισμένο πρωτόνιο σε τροχιά από ένα αρνητικά φορτισμένο ηλεκτρόνιο, το αντιϋδρογόνο αποτελείται από ένα αρνητικά φορτισμένο αντιπρωτόνιο σε τροχιά από ένα θετικά φορτισμένο αντι-ηλεκτρόνιο ή ένα ποζιτρόνιο
Ενώ το πρωτόγονο αντιύλη δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ στο Σύμπαν, είναι δυνατό να δημιουργηθεί αντιυδρογόνο σε έναν επιταχυντή σωματιδίων αναμειγνύοντας ποζιτρόνια και αντιπρωτόνια χαμηλής ενέργειας.
Το 2010, η ομάδα της ALPHA συνέλαβε και κράτησε άτομα αντιυδρογόνου για πρώτη φορά. Τώρα η ομάδα δημιούργησε με επιτυχία μια δέσμη σωματιδίων κατά του υδρογόνου. Σε μια δημοσίευση που δημοσιεύθηκε αυτήν την εβδομάδα στο Nature Communications, η ομάδα ALPHA αναφέρει την ανίχνευση 80 ατόμων κατά του υδρογόνου 2,7 μέτρα κατάντη από την παραγωγή τους.
«Είναι η πρώτη φορά που καταφέραμε να μελετήσουμε με ακρίβεια το αντιϋδρογόνο», δήλωσε ο εκπρόσωπος της ALPHA Τζέφρι Χάνγκστ σε δελτίο τύπου. "Είμαστε αισιόδοξοι ότι η τεχνική παγίδευσης της ALPHA θα αποφέρει πολλές τέτοιες πληροφορίες στο μέλλον."
Μία από τις βασικές προκλήσεις είναι η αποφυγή του αντιυδρογόνου από τη συνηθισμένη ύλη, έτσι ώστε οι δύο να μην εκμηδενίζονται μεταξύ τους. Για να γίνει αυτό, τα περισσότερα πειράματα χρησιμοποιούν μαγνητικά πεδία για να παγιδεύσουν άτομα κατά του υδρογόνου για μεγάλο χρονικό διάστημα για να τα μελετήσουν.
Ωστόσο, τα ισχυρά μαγνητικά πεδία υποβαθμίζουν τις φασματοσκοπικές ιδιότητες των ατόμων κατά του υδρογόνου, έτσι η ομάδα ALPHA έπρεπε να αναπτύξει μια καινοτόμο διάταξη για τη μεταφορά ατόμων κατά του υδρογόνου σε μια περιοχή όπου θα μπορούσαν να μελετηθούν, μακριά από το ισχυρό μαγνητικό πεδίο.
Για να μετρήσει το φορτίο του αντιυδρογόνου, η ομάδα ALPHA μελέτησε τις τροχιές των ατόμων κατά του υδρογόνου που απελευθερώθηκαν από την παγίδα παρουσία ηλεκτρικού πεδίου. Εάν τα άτομα αντιυδρογόνου είχαν ηλεκτρικό φορτίο, το πεδίο θα τα εκτρέψει, ενώ τα ουδέτερα άτομα θα παραμορφώνονταν.
Το αποτέλεσμα, βασισμένο σε 386 καταγεγραμμένα συμβάντα, δίνει μια τιμή του ηλεκτρικού φορτίου κατά του υδρογόνου στα -1,3 x 10-8. Με άλλα λόγια, η φόρτιση του είναι συμβατή με μηδέν έως οκτώ δεκαδικά ψηφία. Αν και αυτό το αποτέλεσμα δεν αποτελεί έκπληξη, δεδομένου ότι τα άτομα υδρογόνου είναι ηλεκτρικά ουδέτερα, είναι η πρώτη φορά που το φορτίο ενός αντιτόμου μετρήθηκε με τόσο υψηλή ακρίβεια.
Στο μέλλον, οποιαδήποτε ανιχνεύσιμη διαφορά μεταξύ ύλης και αντιύλης θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίλυση ενός από τα μεγαλύτερα μυστήρια της σύγχρονης φυσικής, ανοίγοντας ένα παράθυρο σε έναν νέο χώρο της επιστήμης.
Το άρθρο έχει δημοσιευτεί στο Nature Communications.
