Kan mysterierne om antistof og mørkt stof være forbundet?

Kunne antistof og mørkt stofs dybe mysterier være forbundet? Tænker på, at de måske er, forskere fra det internationale BASE-samarbejde, ledet af Stefan Ulmer fra RIKEN Cluster for Pioneering Research, og samarbejdspartnere har udført de første laboratorieforsøg for at afgøre, om en lidt anderledes måde, hvorpå stof og antistof interagerer med mørkt stof, kan være en nøgle til at løse begge mysterier.

Mørkt stof og antistof er begge irriterende problemer for fysikere, der forsøger at forstå, hvordan vores verden fungerer på et grundlæggende niveau.

Problemet med antistof er, at selvom Big Bang skulle have skabt lige store mængder stof og antistof, det observerbare univers er kun lavet af stof. Antistof skabes hver dag i eksperimenter og ved naturlige processer som lyn, men det udslettes hurtigt ved sammenstød med regulært stof. Forudsigelser viser, at vores forståelse af universets stofindhold er faldet med ni størrelsesordener, og ingen ved, hvorfor asymmetrien eksisterer.

I tilfælde af mørkt stof, det er kendt fra astronomiske observationer, at en ukendt masse påvirker stjernernes kredsløb i galakser, men de nøjagtige mikroskopiske egenskaber af disse partikler forbliver ukendte. En teori er, at de er en type hypotetisk partikel kendt som en axion, som har en vigtig rolle i at forklare manglen på symmetriovertrædelse i den stærke interaktion i standardmodellen for partikelfysik.

BASE-gruppens samarbejdspartnere spekulerede på, om manglen på antistof kunne skyldes, at det interagerer anderledes med mørkt stof, og satte sig for at teste dette. Til eksperimentet, de brugte en specialdesignet enhed, kaldet en Penning-fælde, at magnetisk fange en enkelt antiproton, forhindrer det i at komme i kontakt med almindelige sager og blive tilintetgjort. De målte derefter en egenskab ved antiprotonen kaldet dens spin-præcessionsfrekvens. Normalt, dette skal være konstant i et givet magnetfelt, og en modulering af denne frekvens kan forklares af en effekt medieret af axion-lignende partikler, som er hypotese kandidater til mørkt stof.

Første forfatter til undersøgelsen, Christian Smorra, siger, "For første gang, vi har eksplicit søgt efter en interaktion mellem mørkt stof og antistof, og selvom vi ikke fandt en forskel, vi sætter en ny øvre grænse for den potentielle interaktion mellem mørkt stof og antistof."

Ser på fremtiden, Stefan Ulmer fra RIKEN-klyngen for banebrydende forskning, der er talsmand for BASE-samarbejdet, siger, "Fra nu af, vi planlægger yderligere at forbedre nøjagtigheden af ​​vores målinger af antiprotonens spinpræcessionsfrekvens, giver os mulighed for at sætte strengere begrænsninger på den grundlæggende invarians af ladning, paritet og tid, og for at gøre søgen efter mørkt stof endnu mere følsom."

Værket blev udgivet i Natur .