Живеем във вселена, изградена от материя. Но в момента на Големия взрив материята и антиматерията са съществували в равни количества. Това, че антиматерията е почти изчезнала, предполага, че природата по някаква причина има силно предпочитание към материята. Физиците искат да знаят защо материята е заменила своя близнак антиматерия и тази седмица сътрудничеството ALPHA в ЦЕРН се приближи до разкриването на мистерията.
ALPHA, международен съвместен експеримент, създаден през 2005 г., е проектиран да улавя и измерва антиводородни частици със специално проектиран експеримент. Той продължава откъдето е спрял предшественикът му за търсене на антиматерия, ATHENA. Фокусът е върху антиводорода, защото водородът е най-разпространеният елемент във Вселената и неговата структура е изключително добре позната на учените.
Всеки водороден атом има един електрон, който обикаля около ядрото му. Изстрелването на светлина към атомите възбужда електрона, което го кара да скочи в орбита, по-далеч от ядрото, преди да се отпусне и да се върне в своята орбита на покой, излъчвайки светлина в процеса. Честотното разпределение на тази излъчвана светлина е известно; той е прецизно измерен и в нашата вселена, изградена от материя, е уникален за водорода.
Илюстрация на водород и антиводород. Кредит: USAF
Основната физика диктува, че антиматеричният близнак на водорода, антиводородът, трябва да бъде еднакво разпознаваем, като има идентичен спектър. Тоест, ако всичко, което знаем за физиката на елементарните частици, е правилно. Улавянето и измерването на спектъра на антиводорода е основната цел на групата ALPHA.
ALPHA направи първите скромни измервания на антиводород. В апарата ALPHA антиводородът се улавя от подреждане на магнити, които влияят върху магнитното поле на атомите. Микровълните, настроени на специфична честота, насочени към тези антиводородни атоми, обръщат магнитната си ориентация, освобождавайки ги. Освободеният антиводород се среща с водорода, когато той избяга и двете се унищожават един друг, оставяйки добре познат модел в детекторите за частици, обграждащи апарата.
Апаратът улови доказателства за скачащи орбити на електрони в антиводороден атом, след като микровълновата радиация промени вътрешното си състояние. Резултатът допълнително доказва валидността на подхода на ALPHA, като демонстрира, че апаратът има достатъчно контрол и чувствителност, за да проведе успешно експеримента, за който е проектиран. В бъдеще ALPHA ще се съсредоточи върху подобряването на прецизността на своите микровълнови измервания, за да разкрие антиводородния спектър с помощта на лазери.
Вълнуващите резултати бяха трудни за постигане, тъй като антиводород не съществува в природата. Той е направен в апарата ALPHA от антипротони, които сами се произвеждат в антипротонния забавител и позитрони от радиоактивен източник. И трябва да има достатъчно ниско ниво на енергия, за да остане в капан за измервания. Но работи и просто може да даде на физиците ключа, от който се нуждаят, за да разберат мистерията на ранната вселена.
