Dzisiaj w czasopiśmie Nature Communications, eksperyment ALPHA na CERNowskim Spowalniaczu Antyprotonów (ang.: Antiproton Decelerator, AD) opublikował pomiar ładunku elektrycznego atomów antywodoru. Jego wynik zgodny jest z zerem z dokładnością do ośmiu miejsc po przecinku. Chociaż sam wynik nie jest zaskoczeniem, jako że atomy wodoru są elektrycznie obojętne, to jest to pierwszy tak dokładny pomiar dokonany na atomie antymaterii.

"Po raz pierwszy mamy możliwość precyzyjnego badania antywodoru," powiedział szef zespołu ALPHA Jeffrey Hangst. "Jesteśmy przekonani że technika pułapkowania eksperymentu ALPHA umożliwi jeszcze wiele cennych pomiarów. Z niecierpliwością czekamy na wznowienie programu AD w sierpniu tego roku, co przyniesie kolejne pomiary antywodoru z coraz większą dokładnością."

Antycząstki powinny być identyczne z cząstkami materii poza przeciwnym ładunkiem. Podczas gdy atom wodoru złożony jest z protonu o ładunku +1 i elektronu o ładunku -1, antywodór składa się z antyprotonu o ładunku -1 i pozytonu o ładunku +1. Wiemy jednak, że materia i antymateria nie są swoimi dokładnymi przeciwieństwami. W jednej części na 10 miliardów natura wydaje się preferować materię, dlatego tak ważne jest dokładne poznanie antymaterii - główny cel eksperymentów na AD w CERN. ALPHA stosuje złożony system pułapek który umożliwia wytworzenie i dostatecznie długie przechowywanie atomów antywodoru umożliwiając ich szczegółowe badanie. Zrozumienie asymetrii pomiędzy materią i antymaterią stanowi jedno z najistotniejszych wyzwań współczesnej fizyki. Obserwacja jakiejkolwiek różnicy pomiędzy tymi dwoma może pomóc w rozwiązaniu tej zagadki i otworzyć okno na nową fizykę.

W celu zmierzenia ładunku antywodoru, eksperyment ALPHA badał trajektorie atomów wypuszczonych z pułapki i wędrujących w polu elektrycznym. Atomy naładowane byłyby odchylane w polu elektrycznym, podczas gdy neutralne nie. Ładunek atomu antywodoru zmierzony w oparciu o 386 zarejestrowanych przypadkach to (-1.3±1.1±0.4)×10-8. Liczby po znaku ± oznaczają kolejno niepewność statystyczną i systematyczną pomiaru.

Wraz z ponownym uruchomieniem systemu akceleratorów w CERN, program badania antymaterii zostanie wznowiony. Eksperyment ALPHA-2, zmodernizowana wersja eksperymentu ALPHA, zacznie zbierać dane wraz z eksperymentami ATRAP i ASACUSA oraz nowopowstałym AEGIS którego zadaniem będzie badanie oddziaływania grawitacyjnego antywodoru.

Eksperyment ASACUSA w CERN (zdjęcie: Yasunori Yamakazi)

Więcej:
An experimental limit on the charge of antihydrogen
CERN Scientists Create Antihydrogen Atoms

[Źródło: CERN, tłum. Paweł Brückman de Renstrom]