Bublinový, drsný vaku vyplní kvantový prostor a zkreslí tvar každého atomu vodíku ve vesmíru. A nyní víme, že také zkresluje vodíkové bizarní světové antihmotové dvojče: antihydrogen.
Antihmota je v našem vesmíru málo srozumitelná látka, která napodobuje hmotu téměř dokonale, ale se všemi vlastnostmi převrácenými kolem. Například elektrony jsou malé částice hmoty, které nesou záporný náboj. Jejich antihmotová dvojčata jsou malé „pozitrony“, které nesou kladný náboj. Spojte elektron a proton (větší, pozitivně nabitou částici hmoty) a získáte jednoduchý atom vodíku. Kombinujte antihmotový pozitron s „antiprotonem“ a dostanete antihydrogen. Když se dotýkají pravidelné látky a antihmoty, částice hmoty a antihmoty se navzájem ničí.
V současné době se antihmota jeví jako dokonalé, antagonistické dvojče hmoty a jednou z velkých tajemství fyziky je to, proč hmota začala ovládat vesmír, protože antihmota se stala trochu hráčem ve vesmíru. Nalezení nějakého rozdílu mezi těmito dvěma by mohlo pomoci vysvětlit strukturu moderního vesmíru.
Jehněčí posun byl dobrým místem k hledání takovéhoto rozdílu, řekl Makoto Fujiwara, kanadský fyzik částic spojený s CERN a spoluautor nové studie, zveřejněný 19. února v časopise Nature. Kvantoví fyzici o tomto podivném kvantovém efektu, pojmenovaném po fyziku University of Arizona Willis Lamb, věděli od roku 1947. Na první hlavní poválečné konferenci amerických fyziků Lamb odhalil, že něco neviditelného uvnitř atomů vodíku tlačí na jejich vnitřní částice, čímž vytváří větší mezeru mezi protonem a obíhajícím elektronem, než dovoluje existující jaderná teorie.
„Zhruba řečeno, Beránek je fyzickým projevem účinku vakua,“ řekl Fujiwara Live Science. "Když normálně přemýšlíš o vakuu, myslíš na" nic. " Podle teorie kvantové fyziky je však vakuum naplněno tzv. „Virtuálními částicemi“, které se neustále rodí a ničí. ““
Toto podivné bublání krátkých, polopravých částic má skutečné dopady na okolní vesmír. A uvnitř atomů vodíku vytváří tlak, který odděluje dvě spojené částice. Neočekávaný objev získal Lamb Nobelovu cenu za fyziku v roce 1955.
Ale zatímco fyzici věděli po celá desetiletí, že Beránek posunul změněný vodík, netušili, zda to ovlivnilo také antihydrogen.
Fujiwara a jeho spolupracovníci to chtěli zjistit.
"Celkovým cílem našich studií je zjistit, zda existuje nějaký rozdíl mezi vodíkem a antihydrogenem, a nevíme předem, kde se takový rozdíl může objevit," řekl Fujiwara Live Science.
Vědci pečlivě odebrali vzorky antihydrogenu pomocí antihmotového laserového fyzikálního aparátu (ALPHA) antihmotového experimentu v Evropské organizaci pro jaderný výzkum (CERN), obří laboratoři jaderné fyziky kontinentu. ALPHA trvá několik hodin, než se vytvoří vzorek antihydrogenů dostatečně velký na to, aby s nimi bylo možné pracovat, řekl Fujiwara.
Pozastavuje látku v magnetických polích, která odpuzují hmotu. Výzkumníci ALPHA pak zasáhli zachycený antihydrogen laserovým světlem, aby studovali, jak antihmota interaguje s fotony, což může odhalit skryté vlastnosti malých anti-atomů.
Vědci ALPHA, kteří opakovali experiment několikrát na různých vzorcích antihydrogenu za různých podmínek, nezjistili žádný rozdíl mezi Lambovým posunem vodíku a Lambovým posunem v antihydrogenu, který jejich nástroje dokázaly detekovat.
"V současné době není znám žádný rozdíl mezi základními vlastnostmi antihydrogenu a běžného vodíku," řekl Fujiwara. "Pokud najdeme nějaký rozdíl, i když nejmenší množství, bude to znamenat radikální změnu ve způsobu, jakým chápeme náš fyzický vesmír."
Ačkoli vědci dosud nenašli žádné rozdíly, antihydrogenová fyzika je stále mladým oborem. Fyzici neměli žádné snadno prostudované vzorky materiálu až do roku 2002 a ALPHA nezačala rutinně zachycovat vzorky vodíku až do roku 2011.
Tento objev je „prvním krokem,“ řekla Fujiwara, ale ještě zbývá ještě mnoho studia, než fyzikové skutečně pochopí, jak se porovnávají vodík a antihydrogen.
