Iako su to preliminarni podaci, znanstvenici vjeruju da će ponovljena mjerenja potvrditi njihove početne nalaze.
Fizičari iz projekta ALPHA, koji se temelji u CERN-u, iznijeli su prve podatke o mjerenjima fine strukture spektra antimaterijskih čestica, iz kojih se može izvući zaključak o strukturi njegovih kvantnih energetskih razina. U tome se pokazalo da je slično uobičajenoj materiji, pišu znanstvenici u članku objavljenom u znanstvenom časopisu Nature.
„Otkrivanje bilo kakvih odstupanja u svojstvima materije i antimaterije doslovno će poljuljati temelje Standardnog modela. Ova mjerenja pomogla su nam u ostvarenju našeg dugog sna i proučavanju nekih aspekata interakcije antimaterije s okolnim prostorom, uključujući mjerenje pomaka njegovih nižih energetskih razina , - rekao je u rezultatima rada službeni predstavnik ALPHA projekta Jeffrey Hangst.
Kozmolozi sugeriraju da su u Svemiru u prvim trenucima njegova života materija i antimaterija bile približno jednake. Sva kemijska i fizikalna svojstva njihovih čestica, osim naboja, morala su biti ista - osim, naravno, ako je standardni model nepotpun ili pogrešan (ova teorija opisuje većinu interakcija svih elementarnih čestica koje znanost sada zna).
Međutim, to proturječi samom postojanju stvarnosti, budući da su se sve čestice materije i antimaterije međusobno morale uništiti, sudarajući se i međusobno uništavajući u prvim trenucima nakon Velikog praska. Stoga se znanstvenici svađaju već desetljećima i pitaju se zašto u promatranom Svemiru praktički nema antimaterije.
Mnogi fizičari vjeruju da se odgovor na ovu zagonetku nalazi u najmanjim razlikama u svojstvima, ponašanju i strukturi čestica antimaterije i materije. Znanstvenici su nedavno otkrili mnoge nagovještaje da takva odstupanja mogu postojati, na primjer, u masi protona i antiprotona. Međutim, fizičari još uvijek nisu potvrdili nijednu od njih.
Hangst i njegovi kolege već dugi niz godina pokušavaju ih pronaći pomoću ALPHA-2 instrumenta, posebne magnetske zamke za pozitrone i antiprotone koja ih prisiljava na kombiniranje i stvaranje pojedinačnih atoma antimaterije. Prva takva mjerenja, koja su znanstvenici proveli 2012., 2016. i 2018., pokazala su da nema razlike u načinu na koji svjetlost pobudi elektrone i pozitrone u atomima antimaterije i materije.
Promotivni video:
Tajne antimaterije
U novom nizu eksperimenata, znanstvenici iz CERN-a prvi su put izmjerili takozvanu Lamb shiftu za antimateriju. Tako znanstvenici nazivaju male razlike u mjestu gdje se nalaze dvije specifične razine energije unutar atoma, 2s i 2p. Prema teoriji, njihov bi se položaj trebao podudarati, ali u stvarnosti to nije tako - ispostavilo se da su pomaknuti jedan prema drugom.
Postojanje tog jaza posljedica je činjenice da čestice materije i antimaterije neprestano djeluju na kvantnoj razini s parovima virtualnih čestica i antičestica, koji se kontinuirano rađaju i nestaju u praznini vakuuma. Tragovi toga mogu se vidjeti u takozvanoj "finoj strukturi" atoma, skupu uskih pojaseva u spektru na koje su podijeljene teoretski predviđene razine energije.
Članovi projekta ALPHA prvo su proučavali strukturu ovog skupa linija prolazeći 90.000 atoma vodika kroz snažno magnetsko polje, a potom ih ozračujući ultraljubičastim laserom i promatrajući kako se njihov spektar promijenio kao rezultat. Znanstvenici su iskoristili ove podatke da bi izračunali Lambsov pomak antimaterije i uspoređivali je sa sličnim parametrom za vodik.
Općenito, dobivene vrijednosti podudarale su se s mjerenjima za običnu tvar i s rezultatima teorijskih izračuna koji su uzeli u obzir kvantne učinke. Kao što Hangst naglašava, ovi su podaci još uvijek preliminarni, ali već sada možemo reći da mjerenja konstantne strukture ne mogu odstupiti od predviđanja teorije za više od 2%, a janjeći pomak za više od 11%.
U bliskoj budućnosti, članovi ALPHA planiraju provesti preciznija mjerenja hlađenjem atoma vodika na temperaturama blizu apsolutne nule. Ova će se opažanja, nadaju se znanstvenici, konačno potvrditi da su vrijednosti Jaganjčevog pomaka za tvar i antimateriju iste te da će fizičarima pomoći da precizno izmjere polumjer antiprotona.