Nye resultater viser, at stof og antimaterie interagerer med lys på præcis samme måde

Det er et af de største mysterier i universet:Hvorfor er der så meget mere stof end antimateriale?

I de tidlige dage af universet var der sandsynligvis lige store mængder af hvert, men af ​​en eller anden grund, i dag, vores univers er domineret af stof.

Denne asymmetri kan have noget at gøre med, at stof og antimateriale ikke opfører sig på nøjagtig samme måde - de er ikke nøjagtige spejlmodsætninger til hinanden.

Et forskerhold, ledet af professor Jeffrey Hangst fra Aarhus Universitet, Danmark, ønskede at finde ud af om dette var sandt. Ved hjælp af Alpha-2-eksperimentet på CERN i Schweiz, de var i stand til at holde antydrogenatomer i et felt længe nok til at måle dem.

De udførte ekstremt præcise målinger, viser, at hydrogen og antihydrogen opfører sig på nøjagtig samme måde, når de ophidses med en laser.

Resultaterne offentliggøres i tidsskriftet Natur .

100 gange mere præcise målinger

Et almindeligt hydrogenatom består af en positivt ladet proton og en negativt ladet elektron. Antihydrogen imens, består af et negativt ladet antiproton og et positivt ladet positron-anti-partiklen af ​​en elektron.

Det lykkedes forskere først at måle forskellen mellem de to energitilstande for antihydrogen i 2016.

Nu, de kan måle spektret af antihydrogen (hvordan det absorberer og udsender lys) 100 gange mere præcist, end de kunne for bare halvandet år siden.

Det er en stor bedrift, da antimateriale ikke er let at producere, fangst, eller butik. Så snart antimaterie møder sagen, de forsvinder i et energibeslag.

25 års arbejde gav pote

Forskere har nu opdaget, at antihydrogen og brint kræver den samme mængde energi for at skifte tilstand:Det tager den samme mængde energi at få en elektron eller en positron til at tage et kvantehopp, og enhver forskel mellem de to er absolut lille.

De målte dette i den hyperfine struktur af antibrintspektret.

"Dengang fandt vi kun spektrallinjen, men nu ligner målingerne det, vi ser, når vi måler brint, "siger Hangst, som har arbejdet med dette i mere end 25 år.

"Det er gået rigtig hurtigt i de seneste år - bedre end forventet. Nogle gange tror jeg faktisk, at jeg måske drømmer, " han siger.

Endnu mere præcise målinger på vej

"Men vi er der ikke endnu. Vi mangler stadig præcisionsniveauet, som vi kan måle brint med - med en faktor 500, «siger Hangst.

"Men vi ved nu, at der ikke er noget, der forhindrer os i at komme dertil. Det vil bare tage nogle år at gøre, " han siger.

For at dette kan ske, de skal opgradere deres udstyr. For eksempel, det vil kræve et ultrapræcist atomur.

Teori skal testes

Det vil være en stor overraskelse, hvis brint og antihydrogen viser sig at være så meget forskellige, siger Jørgen Beck Hansen, en eksperimentel subatomær fysiker fra Niels Bohr Institute fra Københavns Universitet, Danmark.

Udover forskellen i afgift, det ville modsige fysikernes bedste teorier om partikler og kræfter.

"Hvis vi tog hele universet, byttet stof med antimateriale, spejlede det, og gav tid til at løbe baglæns, så ville vi ifølge vores ligninger få et univers, der ligner det, vi lever i i dag, siger Hansen, som ikke var involveret i den nye undersøgelse.

"Indtil vi har vendt hver sten, ved vi ikke, hvad vi finder nedenunder. Vi bør gå så langt som muligt for at se forskellen mellem brint og antihydrogen, " han siger.

"Vi partikelfysikere måler stof og antimateriale til en meget større præcision - men Jeff og hans team bruger en helt anden metode og måler forskellige partikler. Dette giver os en uafhængig måling, og dette er vigtigt. Det kunne afsløre noget, vi savnede med vores metode, «siger Hansen.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra ScienceNordic, den pålidelige kilde til engelsksprogede videnskabsnyheder fra de nordiske lande. Læs den originale historie her.