Hvordan en kæmpe termokandeflaske vil hjælpe med at forstå antimateriale

Et af de store spørgsmål, fysikere forsøger at besvare, er, hvad der skete med alt antimateriale i vores univers. Universet blev født ud af en varm suppe af både stof og antimateriale partikler (f.eks. antipartiklen til en elektron er en positron). Men der skete noget for milliarder af år siden for at tippe balancen til noget, og antimateriale forsvandt. Faktisk, hvis dette ikke var sket, vi mennesker ville ikke være her:når antimateriale og stofpartikler støder sammen, de omdannes til ren energi.

For at løse dette mysterium, forskere ved Caltech deltager i et ambitiøst multiinstitutionelt projekt kaldet neutron Electric Dipole Moment-eksperimentet, eller nEDM, finansieret af det amerikanske energiministerium og National Science Foundation. Projektet vil munde ud i et eksperiment på Oak Ridge National Laboratory i Tennessee om cirka tre år. Ideen er at lede efter det, der kaldes et elektrisk dipolmoment i neutroner - et fænomen, hvor ladningerne i en neutron er sådan, at den ene side af neutronet er en smule mere negativ end den anden. Denne forvrængning, hvis den er stor nok, kunne signalere et sammenbrud i en type symmetri i fysik kaldet ladningsparitet, eller CP, det er nødvendigt for at forklare fraværet af antimateriale i universet.

Caltech er ved at bygge en afgørende del af forsøget - et kæmpe kryoskib, billedet ovenfor, samt magnetisk afskærmning og spoler til frembringelse af magnetfelter. Eksperimentet inde i kryobåden, som kan betragtes som en kæmpe termokandeflaske, vil blive afkølet til temperaturer så lave som kun en halv grad over det absolutte nul, eller 0,5 Kelvin (-459 grader Fahrenheit). Ideen er at spinde ultrakoldne neutroner i et magnetfelt inde i kammeret, på samme måde som MR -maskiner spinder protoner i vores kroppe. Et elektrisk felt ville derefter blive anvendt, og forskerne ville lede efter meget små ændringer i den måde, neutronerne snurrer på - en indikation af et elektrisk dipolmoment. Følsomheden ved nEDM-eksperimentet svarer til at måle en forvrængning i Jordens diameter på mindre end en hundrededel af tykkelsen af ​​et menneskehår.

Caltech -teamet forventer at levere kryobåden, med dets magnetiske afskærmning og magnetfeltspoler, til Oak Ridge om cirka halvandet år.