Mystery Verdiept: Materie En Antimaterie Zijn Spiegelbeelden

{h1}

Materie en antimaterie lijken perfecte spiegelbeelden van elkaar te zijn, hebben wetenschappers ontdekt met ongekende precisie.

Materie en antimaterie lijken perfect spiegelbeeld van elkaar te zijn, voor zover iedereen kan zien, hebben wetenschappers met ongekende precisie ontdekt, hopende hoop op het oplossen van het mysterie over waarom er veel meer materie is dan antimaterie in het universum.

Elke materie bestaat uit protonen, neutronen of elektronen. Deze deeltjes hebben tegenhangers die bekend staan ​​als antideeltjes - antiprotonen, antineutronen en positronen, respectievelijk - die dezelfde massa hebben maar de tegenovergestelde elektrische lading. (Hoewel neutronen en antineutronen beide neutraal geladen zijn, worden ze elk gemaakt van deeltjes die bekend staan ​​als quarks die fractionele elektrische ladingen hebben, en de ladingen van deze quarks zijn gelijk en tegenovergesteld aan elkaar in neutronen en antineutronen.)

Het bekende universum is samengesteld uit alledaagse materie. Het diepzinnige mysterie is, waarom het universum niet bestaat uit gelijke delen antimaterie, omdat de oerknal waarvan wordt gedacht dat het het universum 13,7 miljard jaar geleden heeft gecreëerd gelijkwaardige hoeveelheden van beide heeft geproduceerd. En als materie en antimaterie in elk opzicht spiegelbeelden van elkaar lijken te zijn behalve hun elektrische lading, is er misschien niet veel van een van beide soorten materie die overblijft - materie en antimaterie vernietigen elkaar wanneer ze elkaar tegenkomen. [De 9 grootste onopgeloste mysteries in de natuurkunde]

Ladingspariteit controleren

Theoretische natuurkundigen vermoeden dat het buitengewone contrast tussen de hoeveelheden materie en antimaterie in het universum, technisch bekend als baryonasymmetrie, te wijten kan zijn aan een verschil tussen de eigenschappen van materie en antimaterie, formeel bekend als een ladingpariteit of CP-symmetrieschending. Alle bekende effecten die leiden tot schendingen van de CP-symmetrie slagen er echter niet in om het enorme overwicht van materie op antimaterie te verklaren.

Mogelijke verklaringen voor dit mysterie zouden kunnen liggen in verschillen in de eigenschappen van materie en antimaterie - antiprotons vervallen bijvoorbeeld sneller dan protonen. Als een dergelijk verschil wordt gevonden, hoe gering ook, "zal dit uiteraard leiden tot dramatische gevolgen voor ons hedendaagse begrip van de fundamentele natuurwetten", studeerde hoofdauteur Stefan Ulmer, een deeltjesfysicus bij het Japanse Instituut voor Fysisch en Chemisch Onderzoek (RIKEN ), vertelde WordsSideKick.com.

In de meest stringente test tot nu toe van verschillen tussen protonen en antiprotonen, hebben wetenschappers de verhouding van elektrische lading tot massa onderzocht in ongeveer 6500 paren van deze deeltjes gedurende een periode van 35 dagen. Om te voorkomen dat antimaterie en materie in contact komen, vingen de onderzoekers protonen en antiprotonen op in magnetische velden. Vervolgens maten ze hoe deze deeltjes zich cyclisch in die velden bewogen, een eigenschap die bekend staat als hun cyclotron-frequentie, die evenredig is aan zowel de lading-massaverhouding van die deeltjes als de sterkte van het magnetische veld.

(Technisch gezien hebben de onderzoekers geen eenvoudige protonen in de experimenten gebruikt, maar negatieve waterstofionen, die elk bestaan ​​uit een proton omgeven door twee elektronen. Dit werd gedaan om de experimenten te vereenvoudigen - antiprotonen en negatieve waterstofionen zijn beide negatief geladen, en dus reageer op dezelfde manier op magnetische velden. De wetenschappers konden gemakkelijk de effecten verklaren die deze elektronen hadden tijdens de experimenten.)

Perfecte spiegelbeelden

De wetenschappers vonden de lading-tot-massa-verhouding van protonen en antiprotonen "is identiek aan binnen slechts 69 delen per biljoen," zei Ulmer in een verklaring. Deze meting is vier keer beter dan eerdere metingen van deze verhouding.

Bovendien ontdekten de onderzoekers ook dat de ladings / massaverhoudingen die ze gemeten hebben, niet meer dan 720 delen per triljoen per dag variëren, omdat de aarde rond haar as roteert en zich rond de zon beweegt. Dit suggereert dat protonen en antiprotonen zich op dezelfde manier gedragen in de loop van de tijd als ze door de ruimte met dezelfde snelheid doorlopen, wat betekent dat ze niet in strijd zijn met wat bekend staat als lading-pariteit-tijd of CPT-symmetrie.

CPT-symmetrie is een sleutelcomponent van het standaardmodel van deeltjesfysica, de beste beschrijving tot op heden van hoe de elementaire deeltjes waaruit het universum bestaat zich gedragen. Er zijn geen bekende schendingen van CPT-symmetrie bekend. "Elke gedetecteerde CPT-overtreding zal een enorme impact hebben op ons begrip van de natuur," zei Ulmer. [8 manieren waarop je de relativiteitstheorie van Einstein in het echte leven kunt zien]

Bovendien verschilden deze lading-tot-massa-verhoudingen niet meer dan 870 delen per miljard in het zwaartekrachtsveld van de aarde. Dit betekent het zwakke equivalentieprincipe, dat stelt dat alle materie in dezelfde mate in hetzelfde zwaartekrachtveld valt, ook op dit niveau van nauwkeurigheid. Het zwakke equivalentieprincipe is een hoeksteen van Einsteins theorie van de algemene relativiteitstheorie, die onder andere de beste verklaring tot nu toe is van hoe de zwaartekracht werkt. Er zijn geen bekende schendingen van het zwakke equivalentieprincipe bekend, en elke geconstateerde schending hiervan kan leiden tot een revolutie in het begrip van de wetenschap van zwaartekracht en ruimte-tijd, en hoe beide betrekking hebben op materie en energie.

Met behulp van stabielere magnetische velden en andere benaderingen, zijn de wetenschappers van plan om metingen te bereiken die minstens 10 keer nauwkeuriger zijn dan wat ze tot nu toe hebben gevonden, zei Ulmer.

De wetenschappers hebben hun laatste bevindingen op 13 augustus online gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

Volg ons @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel op WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




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

© 2005–2019 WordsSideKick.com