Fyysikot suorittivat ensimmäiset tarkat mittaukset siitä, kuinka valo on vuorovaikutuksessa antimateriaalin hiukkasten kanssa, eikä löytänyt merkittäviä eroja sen käyttäytymisessä verrattuna tavalliseen aineeseen, mikä sai jälleen tutkijoita ihmettelemään miksi maailmankaikkeus on olemassa. Heidän havaintonsa julkaistiin Nature-lehdessä.
”Nämä ovat ensimmäiset todelliset spektroskopiset mittaukset antimateriaalin ominaisuuksista, jotka on saatu laserilla. Uusimpien mittausten erittäin korkea tarkkuus on ollut tärkeä saavutus joukkueellemme. Olemme yrittäneet saavuttaa tämän virstanpylvään 30 vuoden ajan, ja olemme vihdoin onnistuneet toteuttamaan tämän unelman”, kertoi ALPHA-yhteistyön virallinen edustaja Jeffrey Hangst.
Tutkijoiden mukaan tänään, suurimman räjähdyksen jälkeisinä hetkinä ilmaantui yhtä suuri määrä ainetta ja antimateriaa. Samanaikaisesti fysiikan standardimallissa sanotaan, että antimateriaalihiukkasten ominaisuudet heijastavat heidän kaksosiensa ominaisuuksia, varausta lukuun ottamatta. Toisin sanoen antimateriaalin ja aineen atomien kemiallisten ja fysikaalisten ominaisuuksien on oltava samat.
Koska aine ja antimateria tuhoutuvat törmäyksessä, maailmankaikkeuden syntymän aikana niiden hiukkasten piti tuhota toisiaan, poistaen maailmankaikkeuden kaikki aineen ja antimaterian varannot. Siksi herää kysymys - missä antimateria "katosi" ja miksi maailmankaikkeus on olemassa.
Uskotaan, että yksi syy "aineen epäsymmetrisyyteen" voi olla pienten, mutta melko merkittävien erojen esiintyminen antimateriaalipartikkeleiden rakenteessa ja ominaisuuksissa. Viime vuosina fyysikot ovat löytäneet useita vihjeitä siitä, että tällaisia eroja esimerkiksi protonien ja antiprotonien massissa on edelleen olemassa, mutta niiden tarkkaa muutosta haittaa instrumenttien matala tarkkuus ja tämän epäsymmetrian mikroskooppinen skaala.
Angst ja hänen kollegansa ovat yrittäneet monien vuosien ajan löytää vinkkejä aineen ja antimateriaalin ominaisuuksien eroista käyttämällä ALPHA-2-laitetta, joka on positronien ja antiprotonien erityinen ansa, pakottaen heidät yhdistämään ja muodostamaan antimaterian yksittäiset atomit. Absoluuttisen eristyksen takia antimateriaalin atomeja voi esiintyä tässä ansassa useita päiviä ilman, että ne hajoavat tai tuhoutuvat.
ALPHA-ryhmä on jo pitkään yrittänyt mitata antivetyatomien spektriä, jonka vertailu samanlaisia vetyä koskevilla tiedoilla osoittaa, onko valo vuorovaikutuksessa samalla tavalla kahden aineen muodon kanssa ja onko niiden hiukkasten massassa jopa pienimpiä eroja.
Ensimmäiset tällaiset tulokset saatiin kuusi vuotta ja kaksi vuotta sitten, mutta nämä mittaukset eivät olleet tarkkoja johtuen siitä, että niitä ei suoritettu suoraan, mutta epäsuorasti tarkkailemalla antimateriaalin ja aineen hiukkasten törmäyksen seurauksia. Tutkijat pakotettiin toimimaan tällä tavoin, koska antivetyatomeja oli liian vähän. Tämä esti mahdollisten "uuden fysiikan" jälkien etsimisen ja antimaterian katoamisen mysteerin ratkaisun.
Mainosvideo:
Angst ja hänen kollegansa pystyivät ratkaisemaan tämän ongelman muuttamalla ankan rakennetta siten, että se antoi heille mahdollisuuden säteilyttää antivetyä seitsemällä lasersäteellä. Yhdistämällä sellaisen "kuorinnan" aikana saatuja kuvia tutkijat pystyivät parantamaan mittausten tarkkuutta 100 kertaa ja saavuttamaan virhetason, joka ei ylitä kahta osaa triljoonaa kohden. Tämä on vain kolme suuruusluokkaa pienempi kuin tarkkuus, joka saavutetaan "ammuttaessa" vetyä.
Kuten kaksi viimeistä kertaa, aineen ja antimateriaalin spektrit sopivat täysin yhteen, mikä viittaa siihen, että ne ovat vuorovaikutuksessa valon kanssa samalla tavalla ja niiden oletetaan olevan identtinen massa. Yhdessä muiden viimeisimpien antiprotonien ominaisuuksien mittausten kanssa tämä löytö saa tutkijat yhä miettimään, missä ero aineen ja antimaterian välillä "piiloutuu".
Ensimmäiset vastaukset näihin kysymyksiin, kuten Angst ja hänen kollegansa toivovat, saadaan pian, kun ALPHA-2: ta modernisoidaan ja laajennetaan, mikä lisää taajuuksien mittaustarkkuutta useilla suuruusluokilla ja tulee lähempänä maailmankaikkeuden olemassaolon mysteerin ratkaisemista.