Bilim adamları henüz antimaddenin en hassas ölçümünü yaptılar ve sonuçlar sadece hayatın, evrenin ve içindeki her şeyin neden gizemini derinleştiriyor.
Yeni ölçümler, inanılmaz derecede yüksek bir hassasiyetle, karşımadde ve maddenin aynı şekilde davrandığını göstermektedir.
Yine de bu yeni ölçümler fizikteki en büyük sorulardan birine cevap veremez: Büyük Patlama sırasında eşit parça madde ve antimadde oluşursa, evrenimiz neden maddeden oluşuyor?
Dengede Evren
Evrenimiz karşıtların dengesine dayanmaktadır. Maddeden yapılan her "normal" parçacık için, aynı zamanda zıt elektrik yüküne sahip aynı kütlenin bir eşlenik antipartikülü vardır. Elektronların karşıt antielektronlar veya pozitronları vardır; protonların antiprotonları vardır; ve bunun gibi.
Bununla birlikte, madde ve antimadde parçacıkları bir araya geldiğinde, birbirlerini yok ederler, sadece kalan enerjiyi geride bırakırlar. Fizikçiler, Büyük Patlama tarafından yaratılan eşit miktarda madde ve antimadde olması gerektiğini ve her birinin diğerinin karşılıklı yıkımını sağlayarak, yaşamın yapı taşlarından (veya gerçekten herhangi bir şeyden) bir bebek evren bırakarak olacağını düşünüyorlar. Yine de burada, neredeyse tamamen maddeden oluşan bir evrendeyiz.
Ama işte kicker: Big Bang'den çıkaran herhangi bir ilkel antimadde bilmiyoruz. Peki neden - karşımadde ve madde aynı şekilde davranırsa - bir madde Big Bang'den hayatta kalırken diğeri olmadı?
Japonya'nın Wako kentindeki Riken'de bir fizikçi olan Stefan Ulmer, bu soruyu cevaplamanın en iyi yollarından birinin maddenin temel özelliklerini ve antimadde konjugatlarını olabildiğince kesin bir şekilde ölçmek ve bu sonuçları karşılaştırmak olduğunu söyledi. Araştırma. Madde özellikleri ve ilişkili antimadde özellikleri arasında hafif bir sapma varsa, bu fiziğin en büyük whodunitini çözmenin ilk ipucu olabilir. (2017'de, bilim adamları bazı maddelerin antimadde ortaklarının davranış biçiminde ufak farklılıklar buldular, ancak sonuçlar bir keşif olarak sayılacak kadar istatistiksel olarak güçlü değildi.)
Ancak bilim adamları karşımaddeyi manipüle etmek istiyorlarsa, titizlikle yapmak zorundalar. Son yıllarda, bazı fizikçiler antihidrojen veya hidrojenin antimadde muadili üzerinde çalışmaya başladılar, çünkü hidrojen, "evrende en iyi anladığımız şeylerden biri", Danimarka'daki Aarhus Üniversitesi'nden bir fizikçi olan ortak yazar Jeffrey Hangst, Live Science'a verdiği demeçte, . Antihidrojen yapımı tipik olarak 90.000 antiprotonun 3 milyon pozitron ile karıştırılmasını içerir, 50.000 antihidrojen atomu üretilir; bunlar sadece 20 tanesi 11 inç uzunluğunda (28 santimetre) silindirik tüp içinde mıknatıslarla yakalanır.
Şimdi, Nature dergisinde bugün (4 Nisan) yayınlanan yeni bir çalışmada, Hangst'in ekibi benzeri görülmemiş bir standart elde etti: Bugüne kadar en hassas antihidrojen veya herhangi bir antimadde ölçümünü aldılar. 15.000 antihidrojen atomunda (yukarıda bahsedilen karıştırma işlemini yaklaşık 750 kez yapmayı düşünün), atomların daha düşük bir enerji durumundan daha yüksek olana atladıklarında yaydığı veya emdiği ışık frekansını incelediler.
Araştırmacıların ölçümleri, antihidrojen atomlarının enerji seviyelerinin ve emilen ışığın miktarının, hidrojen muadillerine, trilyon başına 2 parça hassasiyetle karar verdiğini ve milyar başına parça sırasına göre önceki ölçüm hassasiyetini önemli ölçüde iyileştirdiğini gösterdi.
"Deneysel uzmanların hassasiyeti 100 kat artırmayı başardıkları çok nadirdir," dedi Ulmer Live Science'a. Hangst ekibi çalışmalarını 10 ila 20 yıl daha sürdürürse, hidrojen spektroskopisi hassasiyet seviyelerini 1000 kat daha artırabileceklerini düşünüyor.
Hangst - bu sonuçları üreten Avrupa Nükleer Araştırmalar Örgütü'nde (CERN) ALPHA işbirliğinin sözcüsü - bu başarı yapımda onlarca yıl oldu.
Hangst, antimadreyi yakalamak ve tutmak büyük bir başarı oldu.
“Yirmi yıl önce insanlar bunun asla olmayacağını düşündüler” dedi. "Bunu yapabilmek deneysel bir tur güçtür."
Yeni sonuçlar çok etkileyici, CERN'de çalışmaya dahil olmayan bir fizikçi Michael Doser, Live Science'a bir e-postayla söyledi.
Doser, "Bu ölçüm için hapsolmuş atomların sayısı (15.000), yalnızca birkaç yıl önceki kendi kayıtlarında büyük bir gelişme." Dedi.
Peki karşımaddenin en hassas ölçümü bize ne anlatıyor? Ne yazık ki, zaten bildiğimizden daha fazla değil. Beklendiği gibi, hidrojen ve antihidrojen - madde ve antimadde - aynı şekilde davranır. Şimdi, sadece trilyon başına parça ölçümünde aynı olduklarını biliyoruz. Bununla birlikte, Ulmer, trilyon başına 2 parça ölçümün, iki tür madde arasında bir şey sapma olasılığını, bugüne kadar ölçümü daha da kötüleştiren daha yüksek bir hassasiyet seviyesinde dışlamadığını söyledi.
Hangst'e gelince, madde evrenimizin neden antimadde olmadan olduğu gibi - "odadaki fil" olarak adlandırdığı sorusunu cevaplamakla daha az ilgileniyor. Bunun yerine, o ve grubu daha da hassas ölçümler yapmaya ve karşımaddenin yerçekimi ile nasıl tepki verdiğini araştırmaya odaklanmak istiyor - normal madde gibi düşüyor mu yoksa düşebilir mi?
Hangst, gizemin 2018'in sonundan önce, CERN'in yükseltmeler için iki yıl boyunca kapanacağı zaman çözülebileceğini düşünüyor. “Kolumuzu başka numaralarımız var” dedi. "Bizi izlemeye devam edin."
