Mi az antianyag, és hogyan vizsgálják?
Az antianyag – az antihidrogén atomjainak tulajdonságait vizsgálják az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN) fizikusai, akik az első spektroszkópiás (színképelemzési) mérések eredményeit tették közzé a Nature legújabb számában.
Napjainkban a világegyetem kizárólag anyagból áll, ám az elméleti fizikusok feltételezése szerint 13,7 milliárd évvel ezelőtt, az ősrobbanás után az univerzumban egyenlő mennyiségben képződött anyag és antianyag. Az antianyag azóta eltűnt, ebből a tudósok arra következtetnek, hogy az anyagnak lehetett valamilyen előnye az antianyaggal szemben. E rejtély megfejtéséhez járulhat hozzá az antihidrogén-atomok részletes vizsgálata – olvasható a CERN honlapján , valamint a BBC hírei között.
A feltételezések szerint minden „rendes” szubatomi részecskének van egy azonos tömegű, de ellentétes töltésű „hasonmása”. Amikor az ilyen ellentétes töltésű részecskék találkoznak, annihilálják (kölcsönösen megsemmisítik egymást), tiszta energiává alakulva át. Egy hidrogénatom egy protonból és egy elektronból áll. A negatív töltésű elektron ellentéte a pozitron, a protoné pedig az antiproton; egy antiproton és egy pozitron alkotja a legegyszerűbb antianyagatomot, az antihidrogént.
A hidrogénatom energiával történő gerjesztésekor az elektron magasabb energiaszintű pályára kerül. Amikor viszont az elektron „visszazuhan” egy alacsonyabb energiájú állapotba, a két szint közötti energia különbségét egy foton formájában sugározza ki, és e sugárzásnak pontosan ismert a spektruma.
A CERN ALPHA-kísérlete (Antihydrogen Laser Physics Apparatus) azt célozza, hogy megmérjék az antihidrogén-atomok színképét, valamint összevessék a hidrogénatomok spektrumával. Az ALPHA-kísérlet keretében 2010-ben sikerült csapdába ejteni és „életben tartani” a másodperc töredékéig 38 antihidrogén-atomot, tavaly pedig már 1000 másodpercre hosszabbították meg az élettartamukat. A kutatócsoport azóta tökéletesítette módszerét, ami lehetővé tette az antiatomok tulajdonságainak elemzését.
(Forrás: Wikimedia Commons / Cburnett / GNU-FDL 1.2)
„A hidrogén a leggyakoribb elem az univerzumban és igen pontosan feltérképeztük belső szerkezetét. Most végre elkezdhetjük feltárni az antihidrogén titkait, megismerni, hogy miben különbözik a hidrogéntől” – hangsúlyozta Jeffrey Hangst, az ALPHA-kísérlet szóvivője.