Čeprav gre za predhodne podatke, znanstveniki verjamejo, da bodo ponavljajoče se meritve potrdile njihove prvotne ugotovitve.
Fiziki iz projekta ALPHA, ki ima sedež v CERN-u, so predstavili prve podatke o meritvah fine strukture spektra antimaterijskih delcev, iz katerih lahko sklepamo o strukturi njegovih kvantnih energijskih nivojev. V tem se je izkazalo podobno kot navadna zadeva, pišejo znanstveniki v članku, ki ga je objavila znanstvena revija Nature.
"Odkritje kakršnih koli neskladnosti lastnosti materije in antimaterije bo dobesedno pretreslo temelje standardnega modela. Te meritve so nam pomagale uresničiti naše dolgotrajne sanje in raziskati nekatere vidike interakcije antimaterije z okoliškim prostorom, vključno z merjenjem premika njegovih nižjih energijskih nivojev, "- je dejal rezultate dela, uradni predstavnik projekta ALPHA Jeffrey Hangst.
Kozmologi domnevajo, da so bile v vesolju v prvih trenutkih njegovega življenja snov in antimaterija približno enaki. Vse kemijske in fizikalne lastnosti njihovih delcev, razen naboja, so morale biti enake - razen, če je seveda standardni model nepopoln ali napačen (ta teorija opisuje večino interakcij vseh elementarnih delcev, ki jih znanost zdaj pozna).
Vendar to nasprotuje samemu obstoju resničnosti, saj so se morali vsi delci materije in antimaterije v prvih trenutkih po velikem udaru med seboj uničiti, trčiti in medsebojno uničevati. Zato se znanstveniki že več desetletij prepirajo in sprašujejo, zakaj v opazovanem vesolju praktično ni antimaterije.
Številni fiziki verjamejo, da je odgovor na to uganko v najmanjših razlikah v lastnostih, obnašanju in zgradbi delcev antimaterije in materije. Znanstveniki so v zadnjem času našli veliko namigov, da takšna neskladja lahko obstajajo, na primer, v masi protonov in antiprotonov. Vendar fiziki še niso potrdili nobenega od njih.
Hangst in njegovi sodelavci jih že vrsto let poskušajo najti z instrumentom ALPHA-2, posebno magnetno pastjo za pozitrone in antiprotone, ki jih prisili, da se združijo in tvorijo posamezne atome antimaterije. Prve tovrstne meritve, ki so jih izvedli znanstveniki v letih 2012, 2016 in 2018, so pokazale, da ni nobene razlike v načinu, kako svetloba vzbuja elektrone in pozitrone v atomih antimaterije in snovi.
Promocijski video:
Skrivnosti antimaterije
V novi seriji eksperimentov so znanstveniki CERN prvič izmerili tako imenovani Lamb premik za antimaterijo. Tako znanstveniki imenujejo majhne razlike, kjer se nahajata dve specifični energijski ravni v atomu, 2s in 2p. Po teoriji bi moral njihov položaj sovpadati, v resnici pa to ni tako - izkazalo se je, da se medsebojno premikajo.
Obstoj te vrzeli je posledica dejstva, da delci snovi in antimaterija nenehno na kvantni ravni delujejo s pari virtualnih delcev in proti delcev, ki se nenehno rojevajo in izginjajo v praznini vakuuma. Sledi tega lahko vidimo v tako imenovani "fini strukturi" atoma, nizu ozkih pasov v spektru, na katere se teoretično predvidene ravni energije razdelijo.
Projekt ALPHA je najprej preučil strukturo tega niza linij, tako da je skozi močno magnetno polje prenesel 90.000 atomov vodika, nato jih obseval z ultravijoličnim laserjem in opazoval, kako se je njihov spekter posledično spremenil. Znanstveniki so uporabili te podatke, da so izračunali Lambsov premik antimaterije in jih primerjali s podobnim parametrom za vodik.
Na splošno so dobljene vrednosti sovpadale z meritvami za navadno snov in z rezultati teoretičnih izračunov, ki so upoštevali kvantne učinke. Kot poudarja Hangst, so ti podatki še vedno preliminarni, vendar že zdaj lahko rečemo, da meritve konstantne strukture ne morejo odstopati od napovedi teorije za več kot 2%, premik Lamb pa za več kot 11%.
V bližnji prihodnosti člani ALPHA načrtujejo natančnejše meritve s hlajenjem atomov vodika na temperature, ki so blizu absolutne nič. Ta opažanja, upajo znanstveniki, bodo končno potrdila, da so vrednosti Lambsovega premika za snov in antimaterijo enake in da bodo fizikom pomagali natančno izmeriti polmer antiprotona.