Den bedste videnskab - de spørgsmål, der fanger og tvinger ethvert menneske - er indhyllet i mystik. Hvis dette havde været tilfældet, ville de to typer partikler have udslettet hinanden og efterladt et univers gennemtrængt af energi.
Som vores eksistens attesterer, skete det ikke. Faktisk ser naturen ud til at have en del af 10 milliarder præference for stof frem for antimaterie. Det er et af de største mysterier i moderne fysik.
Men den store Hadron Collider arbejder hårdt og bogstaveligt skubber materien til det yderste for at løse dette fængslende mysterium. Denne uge skabte CERN en stråle af antihydrogenatomer, hvilket gjorde det muligt for forskere at foretage præcise målinger af dette undvigende antimateriale for første gang.
Antipartikler er identiske med stofpartikler undtagen tegn på deres elektriske ladning. Så mens brint består af et positivt ladet proton, der kredses af et negativt ladet elektron, består antihydrogen af et negativt ladet antiproton, der kredses af et positivt ladet anti-elektron eller en positron
Mens der aldrig er observeret uregelmæssig antimaterie i universet, er det muligt at skabe antihydrogen i en partikelaccelerator ved at blande positroner og antiprotoner med lav energi.
I 2010 erobrede ALPHA-holdet atomer af antihydrogen for første gang. Nu har teamet med succes skabt en stråle af antihydrogenpartikler. I et papir, der blev offentliggjort i denne uge i Nature Communications, rapporterer ALPHA-teamet påvisning af 80 antihydrogenatomer 2,7 meter nedstrøms for deres produktion.
”Dette er første gang, vi har været i stand til at studere antihydrogen med en vis præcision,” sagde ALPHA-talsmand Jeffrey Hangst i en pressemeddelelse. ”Vi er optimistiske over, at ALPHAs fældeteknik giver mange sådanne indsigter i fremtiden.”
En af de vigtigste udfordringer er at holde antihydrogen væk fra almindeligt stof, så de to ikke ødelægger hinanden. For at gøre det bruger de fleste eksperimenter magnetfelter til at fange antihydrogenatomer længe nok til at studere dem.
De stærke magnetiske felter nedbryder imidlertid de spektroskopiske egenskaber hos antihydrogenatomer, så ALPHA-teamet var nødt til at udvikle en innovativ opsætning til at overføre antihydrogenatomer til et område, hvor de kunne undersøges, langt fra det stærke magnetfelt.
For at måle ladningen af antihydrogen undersøgte ALPHA-teamet bane for antihydrogenatomer frigivet fra fælden i nærværelse af et elektrisk felt. Hvis antihydrogenatomerne havde en elektrisk ladning, ville feltet aflede dem, medens neutrale atomer ville være afbøjede.
Resultatet, baseret på 386 registrerede begivenheder, giver en værdi af den elektriske antihydrogenladning ved -1,3 x 10-8. Med andre ord er dens ladning kompatibel med nul til otte decimaler. Selvom dette resultat ikke er nogen overraskelse, da hydrogenatomer er elektrisk neutrale, er det første gang, at ladningen af et antatom er målt til så høj præcision.
I fremtiden kunne enhver påviselig forskel mellem stof og antimateriale hjælpe med at løse et af de største mysterier i moderne fysik ved at åbne et vindue til et nyt videnskabsområde.
Papiret er blevet offentliggjort i Nature Communications.
