Forskere opnår verdens første manipulation af antistof med laser

Forskere med det CERN-baserede ALPHA-samarbejde har annonceret verdens første laserbaserede manipulation af antistof, udnyttelse af et fremstillet i Canada lasersystem til at køle en prøve af antistof ned til næsten det absolutte nul. Præstationen, detaljeret i en artikel offentliggjort i dag og vist på forsiden af ​​tidsskriftet Natur , vil markant ændre landskabet inden for antimaterieforskning og fremme den næste generation af eksperimenter.

Antimaterie er den anden verdslige modstykke til stof; den udviser næsten identiske egenskaber og adfærd, men har modsat ladning. Fordi de tilintetgør ved kontakt med materien, antistof atomer er usædvanligt vanskelige at skabe og kontrollere i vores verden og var aldrig før blevet manipuleret med en laser.

"Dagens resultater er kulminationen på et årelangt program for forskning og teknik, udført på UBC, men understøttet af partnere fra hele landet, " sagde Takamasa Momose, forsker ved University of British Columbia (UBC) med ALPHAs canadiske team (ALPHA-Canada), der ledede udviklingen af ​​laseren. "Med denne teknik, vi kan tage fat på langvarige mysterier som:'Hvordan reagerer antistof på tyngdekraften? Kan antimateriale hjælpe os med at forstå symmetrier i fysik? '. Disse svar kan fundamentalt ændre vores forståelse af vores univers."

Siden introduktionen for 40 år siden, lasermanipulation og afkøling af almindelige atomer har revolutioneret moderne atomfysik og muliggjort flere nobelvindende eksperimenter. Resultaterne i Natur markere det første tilfælde af videnskabsmænd, der anvender disse teknikker på antistof.

Ved at afkøle antistof, forskere vil være i stand til at udføre en række præcisionstests for yderligere at undersøge antistofs egenskaber, inklusive eksperimenter, der kan kaste lys over de grundlæggende symmetrier i vores univers. Disse test kan give fingerpeg om, hvorfor universet primært består af stof og ikke lige dele stof/antistof som forudsagt af Big Bang-modeller.

"Det var en lidt skør drøm at manipulere antistof med laser, " sagde Makoto Fujiwara, ALPHA-Canada talsmand, TRIUMF -videnskabsmand, og den oprindelige fortaler for laserkølingsideen. "Jeg er begejstret for, at vores drøm endelig er blevet til virkelighed som et resultat af et enormt teamwork af både canadiske og internationale videnskabsmænd."

Lasermanipulationen af ​​antistof åbner også døren til en række førende fysikinnovationer. Momose og Fujiwara leder nu et nyt canadisk projekt, døbt HAICU, at udvikle nye kvanteteknikker til antistofundersøgelser. "Min næste drøm er at lave et "fontæne" af anti-atomer ved at kaste det laserkølede antistof ud i det frie rum. Hvis det bliver realiseret, det ville muliggøre en helt ny klasse af kvantemålinger, der tidligere var utænkelige, "sagde Fujiwara." Desuden vi er et skridt tættere på at være i stand til at fremstille verdens første antistofmolekyler ved at forbinde anti-atomer ved hjælp af vores lasermanipulationsteknologi, sagde Momose.

Resultaterne markerer et skelsættende øjeblik for ALPHAs årtier lange program for antistofforskning, som begyndte med skabelsen og indfangningen af ​​antibrint til verdensrekord tusind sekunder i 2011. Samarbejdet gav også et første glimt af antibrintspektret i 2012, indstille autoværn, der begrænser tyngdekraftens virkning på antimateriale i 2013, og fremviste en antistof-pendant til et centralt spektroskopisk fænomen i 2020.