Materi atau Misteri: Balok antimateri dapat membantu memecahkan peta alat fisika

Eksperimen baru di laboratorium fisika Swiss yang diproduksi untuk pertama kalinya aliran atom hidrogen antimateri yang dapat membantu menjawab pertanyaan fisika mendasar.

Prestasi baru, yang ditetapkan dalam jurnal Nature Communications kemarin, membawa para ilmuwan selangkah lebih dekat dengan konsep mengapa orang, bintang dan alam semesta terbuat dari materi, daripada sepupunya yang aneh, antimaterion.

(Trekkin)

‘Ini adalah salah satu dari Pertanyaan mendasar fisika: Kami hanya tidak tahu mengapa kami ada, ‘kata Stefan Ulmer, rekan penulis penelitian, seorang fisikawan di Institut Penelitian Sains Riken di Jepang.

Demonstrasi baru memberikan pengukuran yang lebih tepat yang kemudian dapat mulai menjawab pertanyaan. (9 misteri terbesar yang belum terselesaikan dalam fisika)

Materi misteri
Semua materi memiliki partikel -partikel baru -baru ini dengan massa yang sama, tetapi muatan yang berlawanan dan twist magnetik. Ketika materi dan bentrokan antimateri, mereka menghancurkan dan membentuk energi. Dalam percobaan laboratorium, materi dan antimateria diciptakan dalam jumlah yang sama, kata Ulmer.

Tapi alam semesta terbuat dari materi.

“Dalam skala kosmologis, kami tidak pernah mengamati antimaterion di alam semesta, seperti galaksi atau bintang antimaterion,” kata Ulmer kepada LiveScience.

Jadi jika antimateria diciptakan sesering masalah dan bertindak identik, mengapa ada begitu sedikit?

Ada berbagai cara untuk menjelaskan perbedaan ini. Salah satu kemungkinan adalah bahwa simetri materi/antimateri, atau gagasan bahwa kedua jenis materi memiliki massa yang sama, tetapi biaya yang berlawanan dan berbalik, tidak berlaku. Kemungkinan lain adalah bahwa ada sedikit lebih banyak masalah sekitar 13,8 miliar tahun yang lalu ketika Big Bang membentuk alam semesta. Akibatnya, hampir seluruh antimater dihancurkan, yang sebagian besar meninggalkan materi. Tetapi fisikawan tidak melihat mengapa akan ada lebih banyak materi daripada antimaterion di Big Bang, kata Ulmer.

Bar antimateri
Untuk memahami misteri ini, para ilmuwan berharap bahwa mereka dapat menyelidiki simetri antara materi dan mitra antimalnya tentang presisi yang sangat tinggi. Simetri, salah satu prinsip mendasar dari model fisika yang berkuasa, memprediksi bahwa partikel -partikel ini harus bertindak secara identik.

Namun, menciptakan partikel antimateri bukanlah pencapaian yang mudah.

Untuk melakukan ini, Ulmer dan rekan-rekannya bekerja pada Delelerator Antiproton di CERN, organisasi fisika yang berbasis di Jenewa yang besar Akselerator bawah tanahCampuran anti -elektron (atau positron) dengan antiproton untuk membentuk molekul anti -hidrogen. Karena hidrogen adalah yang paling sederhana dan salah satu atom terbaik, studi tentang mitra antimaterion dapat membantu untuk mengungkapkan pelanggaran simetri antara materi dan antimater.

Tim kemudian menggunakan perangkap magnetik yang kuat untuk menentukan atom anti -hidrogen cukup lama untuk mempelajari sifat -sifatnya (serta menjauhkan mereka dari materi yang dapat mereka hancurkan). Namun, biasanya, medan magnet mengubah sifat spektroskopi frekuensi dan panjang gelombang energi yang dilepaskan oleh antipartikel.

Dengan demikian tim menggunakan perangkap magnetik yang memaksa partikel antimateri untuk mengalir lebih jauh ke hilir dari medan magnet, yang mengurangi deformasi yang disebabkan oleh medan magnet. Sejauh ini, tim telah menghasilkan 80 partikel anti -hidrogen yang dapat diukur dalam penerbangan 8,9 kaki dari perangkap magnetik yang kuat di mana mereka diproduksi. (Sementara atom anti -hidrogen telah terperangkap dan diukur sebelumnya, ini adalah pertama kalinya balok diproduksi dan diukur menjauh dari perangkap magnetik, kata para peneliti.)

Hasil baru membuka jalan untuk pengukuran spektroskopi yang lebih baik dari struktur hyperfine, atau pergeseran tingkat energi, pada atom anti -hidrogen. Para ilmuwan telah mengukur sifat ini dalam atom hidrogen dengan akurasi yang sangat tinggi, sehingga menemukan perbedaan kecil dalam spektrum anti -hidrogen dapat mengungkapkan fisika baru, kata Ulmer.