Nejlepší věda - otázky, které zachycují a nutí každou lidskou bytost - je zahalena tajemstvím. Pokud by tomu tak bylo, oba typy částic by se navzájem zničily a vesmír by byl propuštěn energií.
Jak naše existence potvrzuje, k tomu nedošlo. Ve skutečnosti se zdá, že příroda má v 10 miliardách přednost před hmotou před antihmotou. Je to jedno z největších tajemství moderní fyziky.
Ale Velký Hadron Collider tvrdě pracuje, doslova tlačí hmotu na hranici, aby vyřešil toto podmanivé tajemství. Tento týden společnost CERN vytvořila paprsek antihydrogenních atomů, což vědcům umožnilo poprvé provést přesná měření tohoto nepolapitelného antihmoty.
Antičástice jsou identické s částicemi hmoty, s výjimkou známky jejich elektrického náboje. Takže zatímco vodík sestává z pozitivně nabitého protonu obíhajícího záporně nabitým elektronem, antihydrogen sestává z negativně nabitého antiprotonu obíhajícího pozitivně nabitým anti-elektronem nebo pozitronem
Zatímco ve vesmíru nebyl prapůvodní antihmota nikdy pozorován, je možné v urychlovači částic vytvořit antihydrogen smícháním pozitronů a nízkoenergetických antiprotonů.
V roce 2010 tým ALPHA poprvé zachytil a zadržel atomy antihydrogenů. Nyní tým úspěšně vytvořil paprsek antihydrogenních částic. V příspěvku zveřejněném tento týden v časopisu Nature Communications tým ALPHA hlásí detekci 80 antihydrogenových atomů ve vzdálenosti 2,7 metru za jejich výrobou.
"Je to poprvé, kdy jsme byli schopni studovat antihydrogen s určitou přesností," řekl tiskový mluvčí ALPHA Jeffrey Hangst. "Jsme optimističtí, že technika ALPHA v oblasti odchytů přinese v budoucnosti mnoho takových poznatků."
Jednou z klíčových výzev je udržet antihydrogen před běžnou hmotou, aby se navzájem nezničili. Většina experimentů používá magnetická pole k zachycení antihydrogenových atomů dostatečně dlouho, aby je mohla studovat.
Silná magnetická pole však degradují spektroskopické vlastnosti antihydrogenních atomů, takže tým ALPHA musel vyvinout inovativní uspořádání pro přenos antihydrogenových atomů do oblasti, kde je bylo možné studovat, daleko od silného magnetického pole.
Pro měření náboje antihydrogenů studoval tým ALPHA trajektorie atomů antihydrogenů uvolňovaných z pasti v přítomnosti elektrického pole. Pokud by antihydrogenní atomy měly elektrický náboj, pole by je vychýlilo, zatímco neutrální atomy by nebyly odrazeny.
Výsledek, založený na 386 zaznamenaných událostech, dává hodnotu elektrického antihydrogenního náboje při -1,3 x 10-8. Jinými slovy, její náboj je kompatibilní s nulovými až osmi desetinnými místy. Ačkoli tento výsledek nepřekvapuje, protože atomy vodíku jsou elektricky neutrální, je to poprvé, kdy byl náboj antiatomu změřen s tak vysokou přesností.
V budoucnu by jakýkoli zjistitelný rozdíl mezi hmotou a antihmotou mohl pomoci vyřešit jedno z největších tajemství moderní fyziky a otevřít okno do nové říše vědy.
Příspěvek byl publikován v Nature Communications.
