Încă de la momentul propunerii existenței antimateriei, la începutul secolului al XX-lea, oamenii de știință au dorit să înțeleagă relația acesteia cu materia obișnuită și de ce există un dezechilibru aparent în Univers între cele două.
Pentru a realiza acest obiectiv, cercetarea fizicii particulei din ultimele decade s-a concentrat pe anti-particula celui mai abundent și elementar atom din Univers – particula de anti-hidrogen.
Până de curând, acest studiu era foarte dificil, întrucât oamenii de știință au reușit să producă anti-hidrogen, însă nu au putut să-l studieze prea mult înainte de auto anihilare. Însă, un studiu recent, publicat în revista NATURE, semnat de echipa ce a utilizat experimentul ALPHA, anunță obținerea primei informații spectrale asupra anti-hidrogenului. Această reușită, după un efort de 20 de ani, ar putea deschide o eră nouă în studiul antimateriei.
Măsurând modul în care elementele absorb sau emit lumină – spectroscopia are o importanță uriașă în domeniile fizicii, chimiei și astronomiei. Aceasta permite cercetătorilor să caracterizeze atomii și moleculele, permițând de asemenea astrofizicienilor să determine compoziția stelelor îndepărtate prin analiza spectrală a luminii pe care acestea o emit.
În trecut au fost realizate multe studii asupra spectrului hidrogenului, care constituie 75% din masa barionică a Universului. Aceste studii au jucat un rol vital pentru înțelegerea materiei, energiei și în voluția mai multor discipline științifice. Până de curând, însă, studiul spectral al anti-particulei hidrogenului a reprezentat o provocare imensă.
Pe scurt, este necesar ca particulele ce constituie anti-hidrogenul – adică anti-protonii și anti-electronii (pozitronii) să fie capturați și răciți suficient de mult timp pentru a rămâne împreună. În plus, este mai apoi necesară menținerea acestor particule suficient pentru a le putea observa comportamentul, înainte de contactul inevitabil cu materia normală și anihilarea.
Din fericire, tehnologia a progresat în ultimele două decade, către punctul în care cercetarea antimateriei este acum posibilă, permițând cercetătorilor oportunitatea de a deduce dacă fizica antimateriei se potrivește cu Modelul Standard sau aceasta merge dincolo de acest model.
Așa cum echipa de cercetare CERN, condusă de Dr. Ahmadi de la Departamentul de Fizică al Universității Liverpool – indică în studiul său: ”Modelul Standard preconizează că în Universul Primordial, imediat după Big Bang ar fi existat cantități egale de materie și antimaterie, însă Universul observat în prezent constă aproape în întregime din materie obișnuită. Această observație motivează studiul în siguranță al antimateriei, pentru a vedea dacă există o mică asimetrime în legile fizicii care guvernează cele două tipuri de materie.”
Utilizând instrumente modernizate, experimentul ALPHA a capturat atomi de antihidrogen neutru și a reușit să-i păstreze pentru o perioadă mai lungă, înainte de anihilarea inevitabilă. Această perioadă a fost de ajuns pentru ca echipa de cercetare să realizeze analize spectrografice prin intermediul laserului cu ultraviolet al ALPHA pentru a vedea dacă atomii de anti-hidrogen se supun acelorași legi ca și atomii de hidrogen.
Echipa de cercetare a reușit să măsoare frecvența luminii necesare pentru a produce unui pozitron tranziția de la cel mai redus nivel de energie, către următorul. Descoperirea în cadrul acestui experiment (cu limite … experimentale) constă în faptul că nu există nici o diferență între informațiile spectrale ale antihidrogenului și cele ale hidrogenului.
Dincolo de a permite comparații în premieră între materie și antimaterie, aceste rezultate arată că acest comportament al antimateriei – susține predicțiile Modelului Standard. În mod specific, susțin simetria Charge-Parity-Time (CPT) – (încărcare – paritate – timp).
Cu alte cuvinte, avem confirmarea că materia și antimateria au caracteristici spectrale similare este o altă indicație pentru viabilitatea Modelului Standard – la fel precum descoperirea Bosonului Higgs din anul 2012. Această reușită demonstrează de asemenea capacitatea experimentului ALPHA de a capta și izola particule de antimaterie, ceea ce va asigura beneficii pentru alte experimente cu anti-hidrogen.
Sursa: UniverseToday
Adaptare: Ciprian Crișan
