Bizarre Antimaterie Geeft Hetzelfde Licht Als Gewone Materie

{h1}

Voor het eerst hebben natuurkundigen aangetoond dat atomen van antimaterie hetzelfde soort licht lijken te geven dat atomen van reguliere materie doen als ze worden verlicht met lasers, ontdekte een nieuwe studie.

Voor het eerst hebben natuurkundigen aangetoond dat atomen van antimaterie hetzelfde soort licht lijken te geven dat atomen van reguliere materie doen als ze worden verlicht met lasers, ontdekte een nieuwe studie.

Nauwkeuriger metingen van dit uitgestraalde licht zouden aanwijzingen kunnen vinden die uiteindelijk zouden kunnen helpen bij het oplossen van het mysterie van waarom er zoveel minder antimaterie is dan normale materie in het universum, zeggen onderzoekers.

Voor elk deeltje normale materie is er een antimaterie-tegenhanger met dezelfde massa maar de tegenovergestelde elektrische lading. De antideeltjes van het elektron en proton zijn bijvoorbeeld respectievelijk het positron en het antiproton.

Wanneer een deeltje zijn antideeltje ontmoet, vernietigen ze elkaar en geven ze een uitbarsting van energie af. Een gram antimaterie die een gram materie vernietigt, zou ongeveer twee keer zoveel energie vrijmaken als de atoombom op Hiroshima, Japan. (Je hoeft je geen zorgen te maken dat antimateriebommen snel opduiken, onderzoekers zijn nog lang niet in de buurt van een gram antimaterie.)

Het blijft een mysterie waarom er zoveel meer materie is dan antimaterie in het universum. Het standaardmodel van deeltjesfysica - de beste beschrijving tot nog toe van hoe de basisbouwstenen van het universum zich gedragen - suggereert dat de oerknal gelijke hoeveelheden materie en antimaterie had moeten creëren. [De 9 grootste onopgeloste mysteries in de natuurkunde]

Licht op antimaterie

Wetenschappers willen graag meer leren over antimaterie om te zien of het zich anders gedraagt ​​dan de materie op een manier die kan helpen bij het oplossen van de vraag waarom het universum zo weinig antimaterie heeft.

Een sleutelreeks van experimenten zou bestaan ​​uit glanzende lasers op antimaterie-atomen, die licht kunnen absorberen en uitzenden zoals reguliere materie. Als anti-waterstofatomen een ander spectrum van licht zouden uitzenden dan waterstofatomen, zouden dergelijke spectrale verschillen inzichten kunnen opleveren over andere manieren waarop materie en antimaterie van elkaar verschillen, aldus de onderzoekers.

Nu hebben wetenschappers voor het eerst lasers gebruikt voor het uitvoeren van een spectrale analyse van antiwaterstofatomen.

"Ik noem dit graag de heilige graal van antimaterie-fysica", zei co-auteur Jeffrey Hangst, een natuurkundige aan de universiteit van Aarhus in Denemarken. "Ik werk al meer dan 20 jaar om dit mogelijk te maken, en dit project is eindelijk samen gekomen na vele moeilijke stappen."

De onderzoekers experimenteerden met anti-waterstof, het eenvoudigste atoom van antimaterie, net zoals waterstof het eenvoudigste atoom van reguliere materie is. Antihydrogen-atomen bestaan ​​elk uit één antiproton en één positron.

Het creëren van voldoende antimaterie voor onderzoekers om te onderzoeken is zeer uitdagend gebleken. Om antiwaterstofatomen te maken, mengden de onderzoekers wolken van ongeveer 90.000 antiprotonen met wolken van ongeveer 1,6 miljoen positronen (of antielectrons), wat ongeveer 25.000 anti-waterstofatomen per poging opleverde met behulp van de ALPHA-2-inrichting, een antimaterie generatie en vangsysteem, aan de Europese organisatie voor kernonderzoek (CERN) in Zwitserland.

Chris Ørum en Steven Armstrong Jones werken aan het laser-ALPHA-experiment om de eigenschappen van licht uitgezonden door anti-waterstof te achterhalen.

Chris Ørum en Steven Armstrong Jones werken aan het laser-ALPHA-experiment om de eigenschappen van licht uitgezonden door anti-waterstof te achterhalen.

Credit: CERN

Nadat de onderzoekers de anti-waterstofatomen hebben gemaakt, moet je ze vasthouden en dat is heel moeilijk, vertelde Hangst aan WordsSideKick.com. Antihydrogen is elektrisch neutraal, wat betekent dat het niet op zijn plaats kan worden gehouden met behulp van elektrische velden, "en je moet het weghouden van materie, dus het moet in hoog vacuüm worden gehouden," zei hij. Bovendien kan antimaterie het beste worden bewaard bij temperaturen dicht bij het absolute nulpunt (min 459,67 graden Fahrenheit of minus 273,15 graden Celsius), dus het is traag en gemakkelijker vast te houden dan anti-waterstofatomen.

De onderzoekers hebben anti-waterstof in zeer sterke magnetische velden gevangen. "We kunnen nu ongeveer 15 anti-waterstofatomen tegelijkertijd bevatten," zei Hangst. [Mystery verdiept: materie en antimaterie zijn spiegelbeelden]

Daarna schenen ze een laser op het anti-waterstof, waardoor de atomen licht afgeven. De wetenschappers maten vervolgens het spectrum van licht dat met tegengas werd afgegeven met een nauwkeurigheid van ongeveer een paar delen in 10 ^ 10 - dat wil zeggen, een 1 met 10 nullen erachter. Ter vergelijking: onderzoekers kunnen deze eigenschappen van waterstof momenteel meten met een nauwkeurigheid van enkele delen in 10 ^ 15. "We willen antiwaterstof meten met dezelfde precisie als waterstof, en we zien geen reden waarom we dat in de toekomst niet kunnen doen," zei Hangst.

Momenteel lijken de spectrums van licht van waterstof en anti-waterstof hetzelfde.

Het met meer precisie meten van antiwaterstof zou uiteindelijk echter verschillen tussen materie en antimaterie kunnen onthullen die het mysterie van de ontbrekende antimaterie zouden kunnen oplossen en tot revolutionaire veranderingen in het standaardmodel zouden kunnen leiden. "Dit is echt een baanbrekend werk," zei Hangst.

De wetenschappers detailleerden hun bevindingen online 19 december in het tijdschrift Nature.

Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: Stephen Petranek: 10 ways the world could end.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com