Hunter
Megnyílhat az út az antianyag tanulmányozása előtt
Először sikerült antianyag-atomokat csapdába ejteni. A vívmány lehetővé teszi az antianyag alapvető erőkkel szembeni viselkedésének tesztelését.
Az antirészecskék normál társaik ellentétes töltéssel rendelkező ikertestvérei. Mivel az anyag és az antianyag találkozáskor elpusztítják egymást, az antianyag kísérletek lekorlátozódtak az elektromágneses csapdákkal foglyul ejthető, töltéssel rendelkező antirészecskék alkalmazására. Bár az utóbbi időben több kutatócsoport is előállított antihidrogén-atomokat, mivel nem rendelkeznek nettó töltéssel, egyiküknek sem sikerült csapdába ejteni ezeket, hogy részletes kísérleteket végezhessenek velük. Ezen változtatott a CERN Genf mellett található részecskefizikai laboratóriumának ALPHA (Antihidrogén Lézer Fizikai Apparátus) kísérlete, aminek végre sikerült antihidrogén-atomokat elcsípnie.
Az ALPHA kísérlet
Az ALPHA a CERN antiproton-lassítójából származó antiprotonok, és a nátrium egy radioaktív izotópjából kisugárzó pozitronok egyesítésével állított elő antianyag-atomokat, a folyamatban az áttörést az antihidrogén-atomok mágneses manipulálása jelentette.
Bár az antihidrogén-atomok elektromosan semlegesek, mégis parányi mágnesekként viselkednek és reagálnak a mágneses mezőre. Ez a reakció azonban annyira gyenge, hogy az antihidrogén-atomoknak nagyon lassan kell mozogniuk ahhoz, hogy mágnesességgel csapdába ejthetőkké váljanak. Ennek tudatában az ALPHA kísérleten dolgozó kutatók megpróbáltak minél lassabb antiatomokat előállítani, azáltal hogy a -70 Celsius fokos antiprotonokat jóval hidegebb, -230 Celsius fokos pozitronokkal ütköztették. Az ütközésekben az antiprotonok energiát vesztettek mielőtt egyesültek a pozitronokkal és antihidrogénné alakultak. A leglassabb antihidrogén-atomokat -272,5 Celsius fokon sikerült befogni egy nagy erejű henger alakú mágneses mezővel, amit szupravezető mágnesekkel állítottak elő. Ezután a mezőt kikapcsolták, így az antihidrogén a normál anyaggal való reakcióban megsemmisülhetett, részecskéket hozva létre, amit szilícium detektorok rögzítettek.
A kísérlet 335-szöri lefuttatásával közel 10 millió antiprotont és 700 millió pozitront ütköztettek, a reakciókból keletkező antihidrogén-atomok sokaságából azonban csak 38 atomot sikerült eléggé lelassítani a csapdába ejtéshez. "Hatékonyságunk még nem a legjobb" - nyilatkozott a kísérlet szóvivője, Jeffrey Hangst, a dán Aarhus Egyetem kutatója. "Sokkal több antihidrogént állítunk elő, mint amit el tudnánk fogni"
A hűtés a siker egyik kulcsa
A csapat várakozása szerint ez az arány nőni fog, amint elkezdik használni új, az év első felében már tesztelt antiproton hűtési technikájukat. Ennek ellenére végre megnyílni látszik a lehetőség a tudósok előtt, hogy leteszteljék, vajon ugyanúgy hatnak-e a fizika törvényei az antianyag-atomokra, mint hagyományos társaikra. Például kielemezhetik az anyag és az antianyag ugyanazon hullámhosszon történő fényelnyelési és kibocsátási képességeit, a részecskefizika standard modellje szerint ugyanis a két anyag egyenértékű. Amennyiben az antihidrogén spektruma eltérést mutatna a hagyományos hidrogénével szemben, az hatalmas zűrzavart okozhat a standard modellben, ugyanakkor bármilyen ellentmondás fényt deríthet végre arra a rejtélyre, miért uralja az univerzumot a hagyományos anyag, annak ellenére, hogy az ősrobbanás elméletileg egyforma mennyiségű anyagot és antianyagot hozott létre.
Az antirészecskék normál társaik ellentétes töltéssel rendelkező ikertestvérei. Mivel az anyag és az antianyag találkozáskor elpusztítják egymást, az antianyag kísérletek lekorlátozódtak az elektromágneses csapdákkal foglyul ejthető, töltéssel rendelkező antirészecskék alkalmazására. Bár az utóbbi időben több kutatócsoport is előállított antihidrogén-atomokat, mivel nem rendelkeznek nettó töltéssel, egyiküknek sem sikerült csapdába ejteni ezeket, hogy részletes kísérleteket végezhessenek velük. Ezen változtatott a CERN Genf mellett található részecskefizikai laboratóriumának ALPHA (Antihidrogén Lézer Fizikai Apparátus) kísérlete, aminek végre sikerült antihidrogén-atomokat elcsípnie.
Az ALPHA kísérlet
Az ALPHA a CERN antiproton-lassítójából származó antiprotonok, és a nátrium egy radioaktív izotópjából kisugárzó pozitronok egyesítésével állított elő antianyag-atomokat, a folyamatban az áttörést az antihidrogén-atomok mágneses manipulálása jelentette.
Bár az antihidrogén-atomok elektromosan semlegesek, mégis parányi mágnesekként viselkednek és reagálnak a mágneses mezőre. Ez a reakció azonban annyira gyenge, hogy az antihidrogén-atomoknak nagyon lassan kell mozogniuk ahhoz, hogy mágnesességgel csapdába ejthetőkké váljanak. Ennek tudatában az ALPHA kísérleten dolgozó kutatók megpróbáltak minél lassabb antiatomokat előállítani, azáltal hogy a -70 Celsius fokos antiprotonokat jóval hidegebb, -230 Celsius fokos pozitronokkal ütköztették. Az ütközésekben az antiprotonok energiát vesztettek mielőtt egyesültek a pozitronokkal és antihidrogénné alakultak. A leglassabb antihidrogén-atomokat -272,5 Celsius fokon sikerült befogni egy nagy erejű henger alakú mágneses mezővel, amit szupravezető mágnesekkel állítottak elő. Ezután a mezőt kikapcsolták, így az antihidrogén a normál anyaggal való reakcióban megsemmisülhetett, részecskéket hozva létre, amit szilícium detektorok rögzítettek.
A kísérlet 335-szöri lefuttatásával közel 10 millió antiprotont és 700 millió pozitront ütköztettek, a reakciókból keletkező antihidrogén-atomok sokaságából azonban csak 38 atomot sikerült eléggé lelassítani a csapdába ejtéshez. "Hatékonyságunk még nem a legjobb" - nyilatkozott a kísérlet szóvivője, Jeffrey Hangst, a dán Aarhus Egyetem kutatója. "Sokkal több antihidrogént állítunk elő, mint amit el tudnánk fogni"
A hűtés a siker egyik kulcsa
A csapat várakozása szerint ez az arány nőni fog, amint elkezdik használni új, az év első felében már tesztelt antiproton hűtési technikájukat. Ennek ellenére végre megnyílni látszik a lehetőség a tudósok előtt, hogy leteszteljék, vajon ugyanúgy hatnak-e a fizika törvényei az antianyag-atomokra, mint hagyományos társaikra. Például kielemezhetik az anyag és az antianyag ugyanazon hullámhosszon történő fényelnyelési és kibocsátási képességeit, a részecskefizika standard modellje szerint ugyanis a két anyag egyenértékű. Amennyiben az antihidrogén spektruma eltérést mutatna a hagyományos hidrogénével szemben, az hatalmas zűrzavart okozhat a standard modellben, ugyanakkor bármilyen ellentmondás fényt deríthet végre arra a rejtélyre, miért uralja az univerzumot a hagyományos anyag, annak ellenére, hogy az ősrobbanás elméletileg egyforma mennyiségű anyagot és antianyagot hozott létre.
