Kwantowa struktura atomów antywodoru ujawniona

Fizycy biorący udział w eksperymencie ALPHA w ośrodku CERN pod Genewą, jako pierwsi na świecie dokonali spektroskopowych pomiarów widma atomu antywodoru. Odkrycie to stanowi istotny krok w kierunku zrozumienia, dlaczego Wszechświat składa się w większej części z materii, niż z antymaterii.

Antywodór, czyli związany stan pozytonu (antycząstka elektronu) i antyprotonu (antycząstka protonu), został po raz pierwszy wyprodukowany w CERN pod koniec 1995 roku. Od tego czasu liczne badania nad atomami antywodoru, prowadzone przez zespół fizyków uczestniczących w eksperymencie ALPHA, przyczyniły się do znacznego poszerzenia stanu wiedzy na jego temat. Całkiem niedawno fizycy z CERN opublikowali kolejne wyniki swoich badań nad antywodorem, tym razem dotyczące odkrycia jego wewnętrznej struktury na podstawie pomiarów jego widma. Zdaniem naukowców praca ta pozwoli zrozumieć strukturę antywodoru oraz dokładnie ustalić różnicę pomiędzy antywodorem a jego materialnym odpowiednikiem – wodorem.

Antywodór w pułapce

Przeprowadzenie jakichkolwiek pomiarów na atomach antymaterii wiąże się z koniecznością zastosowania tzw. pułapki Penninga, służącej „wyłapywaniu” oraz silnemu ograniczaniu swobody ruchu takich obiektów. W swojej ostatniej pracy fizycy z CERN wykorzystali jednak nieco zmodyfikowaną wersję tej pułapki, stosując dodatkowe źródło promieniowania elektromagnetycznego z zakresu mikrofal. Promieniowanie mikrofalowe o ściśle określonej (rezonansowej) częstotliwości, kierowane na uwięzione atomy antywodoru, miało za zadanie zmienić ich magnetyczną orientację (dokładniej: odwrócić spiny atomów antywodoru (ang. spin-flip)), aby tylko niewielka część atomów antywodoru mogła pozostać wewnątrz pułapki (tylko atomy o spinie odpowiadającym kierunkowi pola magnetycznego użytego w pułapce mogły w niej pozostać). Dowodem zmiany orientacji spinowej atomów antywodoru były charakterystyczne „ślady” pozostawione w, umieszczonych dookoła pułapki, detektorach cząstek przez anihilujące (rozpadające się) atomy antywodoru.

Aby sprawdzić poprawność uzyskanych wyników, zespół fizyków z CERN przeprowadził wiele serii pomiarów mających na celu wykrycie ewentualnych błędów. Jedna z takich serii polegała na pobudzaniu atomów antywodoru promieniowaniem mikrofalowym o niewłaściwej (nierezonansowej) częstotliwości i sprawdzaniu czy detektory cząstek, aby na pewno, nie zawierają śladów pozostawionych przez atomy antywodoru. Według Jeffreya Hangsta, rzecznika prasowego eksperymentu ALPHA, badania struktury antymaterii będą nadal kontynuowane a ich celem, tym razem, będzie pomiar magnetycznego momentu dipolowego atomów antymaterii.

Artykuł pochodzi ze strony: physicsworld.com