A bizar antianyag ugyanazt a fényt sugározza, mint az anyag

2016. december 30., péntek

Egy új tanulmány szerint, az első alkalommal tudták kimutatni a fizikusok, hogy az antianyag atomjai ugyanúgy világítanak, mint a normál anyagé, ha lézerrel megvilágítják őket.

Az univerzum egyik nagy kérdése, hogy miért van sokkal több anyag, mint antianyag.

Credit: GiroScience / Shutterstock.com

Egy új tanulmány szerint, az első alkalommal tudták kimutatni a fizikusok, hogy az antianyag atomjai ugyanúgy világítanak, mint a normál anyagé, ha lézerrel megvilágítják őket.

A kutatók szerint, sokkal pontosabb mérésekre van szükség ahhoz, hogy ebben a fényben felfedezzék azokat a nyomokat, amelyek végül majd segítenek megoldani a rejtélyt, hogy miért van a világegyetemben sokkal kevesebb antianyag, mint anyag.

Minden normál anyag részecskének, van egy antianyag (antimatter) megfelelője, amely azonos tömegű, de ellentétes elektromos töltéssel rendelkezik. Az elektron és a proton antirészecskéi például a positron és az antiproton.

Amikor egy részecske az antirészecskéjével találkozik, megsemmisítik egymást, kioltva egymás energiáját. Egy gramm antianyag annyi energiát szabadít fel, mint a Japánban, Hiroshimára ledobott atombombának a kétszerese. (Nem kell aggódnia amiatt, hogy hamarosan antianyag-bombát állítanak elő, a kutatók még nagyon messze vannak attól, hogy egy gramm antianyagot hozzanak létre.)

Továbbra is rejtély, hogy az univerzumban miért van sokkal több anyag, mint antianyag. ’A részecskefizika standard modellje’ szerint, – a legjobb leírás arról, hogy viselkednek a világegyetemet alkotó alapvető építőelemek – a Nagy Bumm hozta létre az egyenlő mennyiségű anyagot és antianyagot. [The 9 Biggest Unsolved Mysteries in Physics]

Az antianyag ragyogó fénye

A tudósok szeretnének többet megtudni az antianyagról, hogy lássák, eltérően viselkedik-e, olyan módon, ami segíthet feltárni a rejtélyt, hogy miért van kevesebb antianyag az univerzumban.

A kísérletsorozat egyik kulcsa az antianyag atomjaira sugárzott ragyogó lézerfénnyel történne, amelyek elnyelik azt, és fényt bocsátanak ki, ugyanúgy, mint a normál anyag. Ha az antihidrogén atomok által kibocsátott fény különböző spektrumát vizsgálják, mint a hidrogén atomok, így a spektrális különbségek betekintést nyújthatnak abba, hogy más antianyagok míly módon különböznek egymástól.

Most, első alkalommal tudtak a tudósok lézert használni, hogy elvégezzék az antihidrogén atomok színképelemzését.

„Az antianyag fizika Szent Grál-jának szeretem nevezni’, mondta a tanulmány társ-szerzője, Jeffrey Hangst, a dán Aarhus Egyetem fizikusa. „Több, mint 20 éve dolgozom azon, hogy ez létrejöjjön, és most, annyi nehézség után ez a projekt végre összejött”.

A kutatók antihidrogénnel kísérleteztek, ami a legegyszerűbb antianyag atom, mint, ahogy a hidrogén a legegyszerűbb anyag atom. Minden egyes antihidrogén atom egy antiprotonból és egy pozitronból áll.

Meglehetősen nehéz feladatnak bizonyul, hogy a kutatók elég antianyagot hozzanak létre ahhoz, hogy megvizsgálhassák. Az antihidrogén atom létrehozásához a kutatóknak 90.000 antiprotont, mintegy 1,6 millió pozitront (vagy antielektron), ami 25.000 antihidrogén atom számot jelent az ALPHA-2 berendezés segítségével, ami Svájcban, az Európai Nukleáris Kutatási Szervezetben (CERN) működik, és antianyagot próbálnak csapdába ejteni.

Chris Ørum és Steven Armstrong Jones dolgoznak az ALPHA kísérleten, hogy megismerjék, az antihidrogén által kibocsátott fény tulajdonságait.

Credit: CERN

Miután a kutatól létrehozzák az antihidrogén atomokat, „meg kell tartani őket, és ez nagyon nehéz”, mondta Hangst a Live Sciencenek. Az antihidrogén elektromosan semleges, ami azt jelenti, hogy nem lehet elektromos mezőjű helyen tartani,” és, ha távol kell tartani az anyagtól, akkor azt erős vákumban lehet megtenni”, mondta. Továbbá, az antianyagot a legjobb a, közel abszolút nulla fok körül tartani (mínusz 459.67 Fahrenheit for, vagy mínusz 273.15 Celsius fok), ilyen hőmérséklet körülmények között lelassul, könnyebb megtartani és megállapítani hány antihidrogén atomot tartalmaz.

A kutatók az antihidrogént nagyon erős mágneses térben tudták csapdába fogni. „Most, körülbelül 15 antihidrogén atomunk van egy időben”, mondta Hangst. [Mystery Deepens: Matter and Antimatter Are Mirror Images]

Majd, a ragyogó lézerfényt az antihidrogénre irányították és az atomok fényt bocsátottak ki. A kutatók megmérték az antihidrogén által kibocsátott fény spektrumát, olyan érték pontossággal, ami 10^10, azaz az 1 után tíz nullát kell írni. Összehasonlításképpen, a kutatók jelenleg mérik a hidrogén tulajdonságait 10^15 részletességű pontossággal. „Az antihidrogént is ugyanilyen pontossággal akarjuk megmérni, és nem látjuk okát, hogy a jövőben ez ne sikerülne”, mondta Hangst.

Jelenleg a hidrogén és az antihidrogén fény spektruma egyformán néz ki.

Ugyanakkor, ha az antihidrogént nagyobb pontossággal tudjuk megmérni, akkor az anyag és az antianyag különbségéből végre rájöhetünk és megoldhatjuk a rejtélyt, hogy hova tűnt a hiányzó antianyag, ami a Standard Model forradalmi változásához vezet. „Ez valóban egy kemény munka”. Mondta Hangst.

A kutatók, december 19.-én hozták nyílvánosságra a felfedezésüket a journal Nature-ben.

Eredeti cikk: Live Science.

tudomány tech érdekes érdekesség


Megtekintések száma: 1132168


Szólj hozzá Te is a cikkhez

Ez is érdekelhet