Modelul standard din fizica particulelor sugerează că materia și antimateria există în cantităţi egale şi fiecare reprezintă opusul celeilalte. Faptul că universul observabil este compus aproape în întregime din materie reprezintă o asimetrie care constituie unul dintre cele mai mari mistere nerezolvate din fizică. Yasunori Yamazaki şi colegii săi din RIKEN Atomic Physics Laboratory, în colaborare cu cercetători din întreaga lume, au reuşit să obţină un fascicul stabil de atomi de antihidrogen, ceea ce reprezintă un progres în acest domeniu de cercetare.
Acesta ar putea ajuta la identificarea unor mici diferenţe între materie şi antimaterie şi la găsirea unei explicaţii cu privire la dezechilibrul dintre materie şi antimaterie care există în cosmos.
Atomul de hidrogen conţine un proton încărcat electric pozitiv şi un electron încărcat electric negativ. Electronul se poate afla în două stări fundamentale uşor diferite în funcţie de cum se aliniază spinul său cu spinul protonului. Această caracteristică este cunoscută sub numele de divizare hiperfină (n.t. care este în legătură directă cu structura hiperfină).
Colaborarea ASACUSA, a cărei activitate se desfăşoară în cadrul CERN, a anunţat producerea primului fascicul de antihidrogen. Credit: Yasunori Yamazaki, RIKEN Atomic Physics Laboratory.
Antihidrogenul, pe de altă parte, constă dintr-un antiproton încărcat electric negativ şi un antielectron încărcat electric pozitiv sau un pozitron. Unul dintre principiile de bază ale modelului standard, simetria sarcină-paritate-timp (CPT-charge–parity–time) afirmă că antihidrogenul ar trebui să aibă exact aceeaşi divizare hiperfină ca în cazul hidrogenului. „În cazul în care aceasta este diferită", spune Yamazaki, „putem imediat concluziona că simetria CPT este încălcată, iar modelul standard ar trebui înlocuit cu o altă teorie".
Măsurarea divizării hiperfine a antihidrogenului este extrem de dificilă. Deoarece antimateria se anihilează instantaneu atunci când vine în contact cu materia obişnuită, cercetătorii izolează antimateria prin utilizarea câmpurilor magnetice. Cu toate acestea, câmpurile magnetice pot modifica energia tranziţiei hiperfine, ceea ce face ca măsurătorile să fie mai puţin precise. Pentru a evita acest lucru, Yamazaki şi colaboratorii săi implicaţi în proiectul de cercetare ştiinţifică ASACUSA (Atomic Spectroscopy and Collisions Using Slow Antiprotons) din cadrul CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) au produs un fascicul de atomi de antihidrogen care poate fi detectat de la distanţă, departe de orice interferență cu câmpurile magnetice.
Fasciculul de antihidrogen este produs prin amestecarea antiprotonilor şi pozitronilor în cadrul unui aliniament special al câmpurilor magnetice şi electrice care formează o aşa-numită capcană pentru acestea. Atomii de antihidrogen scapă din capcană sub forma unui fascicul care poate fi detectat la o distanţă de 2,7 metri. Cu toate acestea, pentru măsurarea divizării hiperfine sunt necesari atomi de antihidrogen de energie joasă. „Scopul nostru este ca în continuare să putem produce un fascicul „rece" de atomi de antihidrogen în stare fundamentală", spune Yamazaki.
Testul pentru măsurarea divizării hiperfine implică excitarea atomilor de antihidrogen folosind unde radio ce au frecvenţa de 1,4 gigaherţi şi care pot provoca modificarea spontană a alinierii spinului. Echipa de cercetare speră că aceste teste revoluţionare ar putea fi efectuate până la sfârşitul anului 2014.
Alte articole în legătură cu acest subiect: aici şi aici.
Traducere de Cristian-George Podariu după debut-antihydrogen, cu acordul Phys.org.
