Vi lever i et univers lavet af stof. Fysikere vil vide, hvorfor stof har erstattet dets antimaterielle tvilling, og denne uge kom ALPHA-samarbejdet på CERN et skridt nærmere på at afsløre mysteriet.
ALPHA, et internationalt samarbejdeeksperiment etableret i 2005, var designet til at fange og måle antihydrogenpartikler med et specielt designet eksperiment. Det samler sig op, hvor dens antimatertsøgende forgænger, ATHENA, slap. Fokus er på antihydrogen, fordi brint er det mest udbredte element i universet, og dets struktur er ekstremt velkendt af forskere.
Hvert hydrogenatom har en elektron, der kredser rundt om sin kerne. At skyde lys på atomerne begejstrer elektronet og får det til at springe ind i en bane længere væk fra kernen, før det slapper af og vender tilbage til dets hvile bane, der udsender lys i processen. Frekvensfordelingen af dette udsendte lys er kendt; det er blevet præcist målt og i vores univers lavet af stof er det unikt for brint.
Grundlæggende fysik dikterer, at brintets antimaterielle tvilling, antihydrogen, skal være lige genkendelig ved at have et identisk spektrum. Det vil sige, hvis alt, hvad vi ved om partikelfysik, er rigtigt. At fange og måle antihydrogen's spektrum er ALPHA-gruppens hovedmål.
ALPHA har taget de første beskedne målinger af antihydrogen. I ALPHA-apparatet er antihydrogen fanget af et arrangement af magneter, der påvirker atomernes magnetfelt. Mikrobølger, der er indstillet til en bestemt frekvens rettet mod disse antihydrogenatomer, vender deres magnetiske orientering og frigør dem. Den frigjorte antihydrogen møder brint, når den slipper ud, og de to udsletter hinanden, hvilket efterlader et velkendt mønster i partikeldetektorer, der omgiver apparatet.
Apparatet fandt bevis for, at elektronhoppede baner i et antihydrogenatom blev efter mikrobølgestråling ændret dens indre tilstand. Resultatet viser endvidere gyldigheden af ALPHAs tilgang, hvilket viser, at apparatet har tilstrækkelig kontrol og følsomhed til at udføre det eksperiment, det var designet til. I fremtiden vil ALPHA fokusere på at forbedre nøjagtigheden af sine mikrobølgemålinger for at afdække antihydrogen-spektret ved hjælp af lasere.
De spændende resultater var svære at få ved, da antihydrogen ikke findes i naturen. Det er lavet i ALPHA-apparatet fra antiprotoner, der selv er fremstillet i Antiproton Decelerator og positroner fra en radioaktiv kilde. Og det skal have et lavt energiniveau til at forblive fanget til målinger. Men det fungerer, og det kan muligvis give fysikere den nøgle, de har brug for for at forstå mysteriet i det tidlige univers.
Kilde: CERN
