MTI
Összehasonlíthatják az anyagot és az antianyagot
Az eddigi legnagyobb pontossággal sikerült megmérniük az antiproton mágneses momentumát az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN) kutatóinak, lehetővé téve ezzel egy alapvető fontosságú összehasonlítást az anyag és az antianyag között.
A BASE kísérletben részt vevő kutatók a Nature Communications című tudományos folyóiratban ismertették eredményeiket - írta közleményében a CERN. Az eredmények azt mutatják, hogy a proton és az antiproton mágneses momentumai azonosak, eltekintve különböző töltésüktől. A kísérlet hibahatára 0,8 részecske per millió volt, ami hat fokozattal jobb a CERN ATRAP kísérlete által 2013 óta tartott eddigi pontossági rekordnál. Az elemi részecskék szintjén csaknem tökéletes szimmetria van az anyag és az antianyag között. Kozmológiai szinten viszont az anyagból sokkal több van, mint az antianyagból. Ennek az ellentmondásnak a megfejtéséhez a fizikusoknak nagy pontossággal kell összevetniük az anyag és az antianyag alapvető tulajdonságait.
A BASE a CERN "antianyaggyárából" (DE) származó antiprotonokat használ. A kísérletet kifejezetten az antianyagok precíziós mérésére tervezték. A mágneses momentum - amely meghatározza, hogy egy részecske miként viselkedik egy mágneses térben - az egyik legtöbbet tanulmányozott belső jellegzetessége egy részecskének. Noha a különböző részecskéknek különböző a mágneses viselkedésük, a protonok és az antiprotonok mágneses momentuma csak a töltést tekintve kellene, hogy eltérést mutasson. A mágneses erejükben esetlegesen mutatkozó bármilyen eltérés megkérdőjelezné a részecskefizika standard modelljét és már az új fizikába engedne bepillantást.
A kísérletek elvégzéséhez a BASE kutatói lehűtik az antiprotonokat az abszolút nulla fölé egy fokkal, majd kifinomult elektromágneses tartályokba csapdába ejtik őket, hogy ne kerülhessenek kapcsolatba anyaggal és ne semmisüljenek meg. (A fejlett technológiának köszönhetően a tudósoknak nemrég sikerült több mint egy évig tárolniuk egy nyaláb antiprotont.) Az antiprotonok aztán egyesével további csapdákba kerülnek, amelyekben a mágneses térben való viselkedésük lehetővé teszi a szakemberek számára, hogy meghatározzák mágneses momentumukat.
Hasonló eljárást korábban már sikerrel alkalmaztak az elektronoknál és azok antianyagpárjánál, a pozitronoknál, de az antiprotonok jóval nagyobb falatot jelentenek, mert jelentősen gyengébb a mágneses momentumuk. A most ismertetett méréshez olyan különleges mágneses "üvegekre" volt szükség, amelyek ezerszer erősebbek az elektron/pozitron kísérletekben használtaknál.
"A mérés tízévi kemény munka eddigi csúcspontja" - mondta Stefan Ulmer, a BASE kísérlet szóvivője, hozzátéve, hogy más AD-kísérletekkel együtt gyors haladást érnek el az antianyag megismerésében. A BASE-ben most azt tervezik, hogy új csapdatechnikával még nagyobb precizitással, részecske per milliárd szinten tudják mérni az antiprotonok mágneses momentumát. "Ennek elérése azonban sokkal nehezebb a mostani módszernél" - jegyezte meg Nagahama Hiroki, a tanulmány vezető szerzője.
A BASE kísérletben részt vevő kutatók a Nature Communications című tudományos folyóiratban ismertették eredményeiket - írta közleményében a CERN. Az eredmények azt mutatják, hogy a proton és az antiproton mágneses momentumai azonosak, eltekintve különböző töltésüktől. A kísérlet hibahatára 0,8 részecske per millió volt, ami hat fokozattal jobb a CERN ATRAP kísérlete által 2013 óta tartott eddigi pontossági rekordnál. Az elemi részecskék szintjén csaknem tökéletes szimmetria van az anyag és az antianyag között. Kozmológiai szinten viszont az anyagból sokkal több van, mint az antianyagból. Ennek az ellentmondásnak a megfejtéséhez a fizikusoknak nagy pontossággal kell összevetniük az anyag és az antianyag alapvető tulajdonságait.
A BASE a CERN "antianyaggyárából" (DE) származó antiprotonokat használ. A kísérletet kifejezetten az antianyagok precíziós mérésére tervezték. A mágneses momentum - amely meghatározza, hogy egy részecske miként viselkedik egy mágneses térben - az egyik legtöbbet tanulmányozott belső jellegzetessége egy részecskének. Noha a különböző részecskéknek különböző a mágneses viselkedésük, a protonok és az antiprotonok mágneses momentuma csak a töltést tekintve kellene, hogy eltérést mutasson. A mágneses erejükben esetlegesen mutatkozó bármilyen eltérés megkérdőjelezné a részecskefizika standard modelljét és már az új fizikába engedne bepillantást.
A kísérletek elvégzéséhez a BASE kutatói lehűtik az antiprotonokat az abszolút nulla fölé egy fokkal, majd kifinomult elektromágneses tartályokba csapdába ejtik őket, hogy ne kerülhessenek kapcsolatba anyaggal és ne semmisüljenek meg. (A fejlett technológiának köszönhetően a tudósoknak nemrég sikerült több mint egy évig tárolniuk egy nyaláb antiprotont.) Az antiprotonok aztán egyesével további csapdákba kerülnek, amelyekben a mágneses térben való viselkedésük lehetővé teszi a szakemberek számára, hogy meghatározzák mágneses momentumukat.
Hasonló eljárást korábban már sikerrel alkalmaztak az elektronoknál és azok antianyagpárjánál, a pozitronoknál, de az antiprotonok jóval nagyobb falatot jelentenek, mert jelentősen gyengébb a mágneses momentumuk. A most ismertetett méréshez olyan különleges mágneses "üvegekre" volt szükség, amelyek ezerszer erősebbek az elektron/pozitron kísérletekben használtaknál.
"A mérés tízévi kemény munka eddigi csúcspontja" - mondta Stefan Ulmer, a BASE kísérlet szóvivője, hozzátéve, hogy más AD-kísérletekkel együtt gyors haladást érnek el az antianyag megismerésében. A BASE-ben most azt tervezik, hogy új csapdatechnikával még nagyobb precizitással, részecske per milliárd szinten tudják mérni az antiprotonok mágneses momentumát. "Ennek elérése azonban sokkal nehezebb a mostani módszernél" - jegyezte meg Nagahama Hiroki, a tanulmány vezető szerzője.