Най-добрата наука - въпросите, които улавят и принуждават всяко човешко същество, е заплетена в мистерия. Ако това беше така, двата типа частици щяха да се унищожат, оставяйки Вселена, просмукана от енергия.
Както свидетелства нашето съществуване, това не се случи. Всъщност природата изглежда има една част от 10 милиарда предпочитания за материята пред антиматерията. Това е една от най-големите мистерии в съвременната физика.
Но Големият адронов колайдер работи усилено, буквално изтласквайки материята до краен предел, за да разреши тази завладяваща мистерия. Тази седмица CERN създаде лъч от антихидрогенни атоми, което позволява на учените да правят точни измервания на тази неуловима антиматерия за първи път.
Античастиците са идентични на частиците от материята, с изключение на знака на техния електрически заряд. И така, докато водородът се състои от положително зареден протон, орбитиран от отрицателно зареден електрон, антихидрогенът се състои от отрицателно зареден антипротон, орбитиран от положително зареден антиелектрон или позитрон
Въпреки че първичната антиматерия никога не е била наблюдавана във Вселената, е възможно да се създаде антихидроген в ускорител на частици чрез смесване на позитрони и ниско енергийни антипротони.
През 2010 г. екипът на ALPHA залови и задържа атоми на антихидроген за първи път. Сега екипът успешно създаде лъч от антихидрогенни частици. В документ, публикуван тази седмица в Nature Communications, екипът на ALPHA съобщава за откриването на 80 антихидрогенни атома на 2,7 метра надолу по течението от тяхното производство.
„Това е първият път, когато успяхме да изследваме антихидроген с известна точност“, заяви говорителят на ALPHA Джефри Хангст в съобщение за пресата. „Ние сме оптимисти, че техниката на улавяне на ALPHA ще даде много такива прозрения в бъдеще.“
Едно от ключовите предизвикателства е запазването на антихидрогена далеч от обикновената материя, така че двамата да не се унищожават. За целта повечето експерименти използват магнитни полета, за да улавят антихидрогенните атоми достатъчно дълго, за да ги изучат.
Силните магнитни полета обаче влошават спектроскопските свойства на антихидрогенните атоми, така че екипът на ALPHA трябваше да разработи иновативна настройка за прехвърляне на антихидрогенни атоми в регион, където те могат да бъдат изследвани, далеч от силното магнитно поле.
За да измери заряда на антихидрогена, екипът на ALPHA изследва траекториите на антихидрогенните атоми, освободени от капана в присъствието на електрическо поле. Ако антихидрогенните атоми имаха електрически заряд, полето би ги отклонило, докато неутралните атоми биха неотклонени.
Резултатът, въз основа на 386 записани събития, дава стойност на антихидрогенния електрически заряд при -1,3 х 10-8, С други думи, таксата му е съвместима с нула до осем десетични знака. Въпреки че този резултат не е изненадващ, тъй като водородните атоми са електрически неутрални, за първи път зарядът на антиатом е измерен с такава висока точност.
В бъдеще всяка откриваема разлика между материя и антиматерия би могла да помогне за разрешаването на една от най-големите мистерии в съвременната физика, отваряйки прозорец в нова сфера на науката.
Документът е публикуван в Nature Communications.
