Köpüren, kısık bir vakum, kuantum boşluğu doldurur ve evrendeki her hidrojen atomunun şeklini bozar. Ve şimdi biliyoruz ki, aynı zamanda hidrojenin bizarro-dünya antimadde ikizini antihidrojen de bozuyor.
Antimadde, evrenimizde nadir bulunan, neredeyse mükemmel olanı taklit eden, ancak tüm özellikleri çevrilmiş olan, az anlaşılmış bir maddedir. Örneğin, elektronlar negatif yük taşıyan küçük madde parçacıklarıdır. Karşımadde ikizleri pozitif bir yük taşıyan küçük "pozitronlar" dır. Bir elektron ve bir proton (daha büyük, pozitif yüklü madde parçacığı) birleştirin ve basit bir hidrojen atomu elde edin. Bir antimadde pozitronu bir "antiproton" ile birleştirin ve antihidrojen elde edin. Düzenli madde ve antimadde temas ettiğinde madde ve antimadde parçacıkları birbirini yok eder.
Şu anda, antimadde maddenin mükemmel, düşmanca bir ikizi gibi görünmektedir ve fizikteki en büyük gizemlerden biri, maddenin antimadde evrende biraz oyuncu haline gelmesiyle neden uzaya hükmedilmesidir. İkisi arasında bir fark bulmak, modern evrenin yapısını açıklamaya yardımcı olabilir.
CERN'e bağlı bir Kanada parçacık fizikçisi Makoto Fujiwara ve Nature'ın 19 Şubat'ta yayınlanan yeni çalışmanın ortak yazarı Makoto Fujiwara, bu tür bir farkı aramak için iyi bir yerdi. Kuantum fizikçileri 1947'den bu yana Arizona Üniversitesi fizikçisi Willis Lamb'dan sonra adlandırılan bu garip kuantum etkisini biliyorlardı. proton ve yörüngedeki elektron arasında mevcut nükleer teoriye izin verilenden daha fazla.
Fujiwara Live Science'a verdiği demeçte, "Kabaca konuşmak gerekirse, Kuzu değişimi 'vakumun etkisinin fiziksel bir tezahürüdür." "Normalde boşluk hakkında düşündüğünüzde 'hiçbir şey' düşünmezsiniz. Bununla birlikte, kuantum fiziği teorisine göre, vakum sürekli olarak doğup yok edilen 'sanal parçacıklar' ile doldurulur.
Kısa, yarı gerçek parçacıkların esrarengiz köpürmesinin çevredeki evren üzerinde gerçek etkileri vardır. Hidrojen atomlarının içinde iki bağlı parçacığı ayıran bir basınç oluşturur. Beklenmedik keşif Lamb 1955 Nobel Fizik Ödülü'nü kazandı.
Ancak fizikçiler yıllardır Kuzu vardiyasının hidrojeni değiştirdiğini bilseler de, bunun antihidrojeni de etkileyip etkilemediğine dair hiçbir fikirleri yoktu.
Fujiwara ve yardımcı yazarları öğrenmek istediler.
Fujiwara Live Science'a verdiği demeçte, "Çalışmalarımızın genel hedefi hidrojen ve antihidrojen arasında herhangi bir fark olup olmadığını görmektir ve böyle bir farkın nerede ortaya çıkabileceğini önceden bilmiyoruz." Dedi.
Soruyu incelemek için araştırmacılar, kıtanın dev nükleer fizik laboratuarı olan Avrupa Nükleer Araştırmalar Örgütü'nde (CERN) Antihidrojen Lazer Fizik Aparatı (ALPHA) antimadde deneyi kullanarak özenle antihidrojen örnekleri topladı. Fujiwara, ALPHA'nın çalışmak için yeterince büyük bir antihidrojen örneği üretmesi için birkaç saat sürdüğünü söyledi.
Maddeyi, maddeyi iten manyetik alanlarda askıya alır. Daha sonra ALPHA araştırmacıları, antimaddenin fotonlarla nasıl etkileşime girdiğini incelemek için sıkışan antihidrojeni lazer ışığıyla vurdu, bu da küçük anti-atomların gizli özelliklerini ortaya çıkarabilir.
Farklı koşullar altında farklı antihidrojen numuneleri üzerinde deneylerini bir düzine kez tekrarlayan ALPHA araştırmacıları, hidrojendeki Kuzu kayması ile aletlerinin tespit edebileceği antihidrojendeki Kuzu kayması arasında hiçbir fark bulamadılar.
Fujiwara, "Şu anda, antihidrojen ve normal hidrojenin temel özellikleri arasında bilinen bir fark yoktur." Dedi. "En küçük miktarda bile bir fark bulursak, fiziksel evrenimizi anlama şeklimizde radikal bir değişikliği zorlardı."
Araştırmacılar henüz bir fark bulamamasına rağmen, antihidrojen fiziği hala genç bir alandır. Fizikçilerin 2002'ye kadar kolayca incelenebilecek numuneleri bile yoktu ve ALPHA 2011 yılına kadar hidrojen örneklerini rutin olarak yakalamaya başlamadı.
Fujiwara, bu keşfin bir "ilk adım" olduğunu, ancak fizikçilerin hidrojen ve antihidrojenin nasıl karşılaştırıldığını gerçekten anlayabilmeleri için çalışmaya devam edecek çok daha fazla şey olduğunu söyledi.
