"Obecnie żyjemy we wszechświecie, który najwyraźniej składa się wyłącznie z materii. Jednak w Wielkim Wybuchu wytworzyła się taka sama ilość materii, jak i antymaterii. Przy czym natura wydaje się nieco preferować materię, skutkiem czego jest istnienie naszego wszechświata i wszystkiego co się w nim znajduje. Jednym ze sposobów wyjaśnienia zagadki tej preferencji jest porównanie atomów wodoru z ich antymaterialnymi odpowiednikami. Dlatego ogłoszone dziś rezultaty badań są takie ważne" - poinformowano w komunikacie prasowym CERN.

Eksperyment ALPHA, który zaowocował uwięzieniem antywodoru jest częścią dużego programu badawczego, w którym dzięki urządzeniu spowalniającymi antyprotony możliwe jest tworzenie w warunkach laboratoryjnych kompletnych atomów antymaterii.

"Jesteśmy w stanie utrzymać je w pułapce przez około 1000 sekund. To wystarczający czas żeby zacząć je badać" - powiedział rzecznik eksperymentu ALPHA Jeffrey Hangst z Aarhus University.

W opublikowanej w niedzielę pracy przedstawiono wyniki eksperymentu, podczas którego udało się uwięzić ok. 300 antyatomów. Pułapka podtrzymuje istnienie antymaterii na tyle długo, że możliwe jest prześwietlenie jej spektroskopem, wykorzystującym światło lasera lub mikrofale. Dzięki temu budowę i zachowanie atomów antywodoru można porównać z budową i zachowaniem atomów zwykłego wodoru, które są jednymi z najlepiej poznanych przez fizyków układów.

Innym ze skutków uwięzienia antywodoru na relatywnie długi czas jest to, że zdążą one przyjąć stan spoczynku, co pozwoli eksperymentatorom zbadać je pod kątem zachowania przez nie tzw. symetrii CPT. Fizycy w ten sposób opisują jak różne procesy wyglądają, kiedy przygląda im się z różnych perspektyw. Np. symetria C opisuje zamianę ładunków elektrycznych cząstek uczestniczących w procesie, symetria P przypomina oglądanie danego procesu w lustrzanym odbiciu, a symetria T opisuje jak dany proces wyglądałby, gdyby przebiegał wstecz.

Wiadomo, że każda z tych symetrii osobno często jest łamana. Jednak teoria symetrii CPT mówi, że  cząstka w naszym wszechświecie powinna w konkretnym czasie podlegać dokładnie odwrotnym zmianom jak antycząstka w tym samym czasie w lustrzanym - antymaterialnym wszechświecie. Gdyby tak było, atomy wodoru i antywodoru powinny mieć identyczne widma.

"Dowody na złamanie symetrii CPT oznaczałyby konieczność poważnej zmiany w myśleniu na temat naszego ruzumienia procesów naturalnych. Skoro wiemy, że połowa wszechświata przestała istnieć, to jakaś zmiana w myśleniu jest z pewnością konieczna" - podkreślił Hangst.

Następnym, planowanym jeszcze na ten rok, krokiem w eksperymencie ALPHA będą pomiary antywodoru. Najpierw będą one poddane działaniu mikrofal, aby określić czy będą one pochłaniać fale o tej samej częstotliwości lub energii, co zwykłe atomy wodoru.

"Jeśli antywodór zostranie trafiony wiązką o odpowiedniej częstotliwości, to uwolni się z pułapki. Wtedy będziemy mogli obserwować proces anihilacji - nawet poszczególnych atomów. To da nam pierwszy w historii wgląd w strukturę antywodoru - pierwszego pierwiastka w anty-układzie okresowym" - tłumaczył Hangst. ULA

PAP - Nauka w Polsce

tot/bsz