Även om detta är preliminära uppgifter, tror forskare att upprepade mätningar kommer att bekräfta sina ursprungliga resultat.
Fysiker från ALPHA-projektet, som är baserat vid CERN, presenterade de första uppgifterna om mätningar av den fina strukturen i spektrumet av antimateriella partiklar, från vilka man kan dra slutsatser om strukturen för dess kvantenerginivåer. I detta visade det sig att likna vanliga ämnen, skriver forskare i en artikel publicerad av den vetenskapliga tidskriften Nature.
”Upptäckten av eventuella avvikelser i egenskaperna hos materie och antimateria kommer bokstavligen att skaka grunden för standardmodellen. Dessa mätningar hjälpte oss att förverkliga vår långvariga dröm och studera vissa aspekter av interaktionen av antimateria med det omgivande rymden, inklusive att mäta förändringen av dess lägre energinivåer, - säger resultaten av arbetet, den officiella representanten för ALPHA-projektet Jeffrey Hangst.
Kosmologer föreslår att i universum i de första ögonblicken av dess liv, materia och antimateria var ungefär lika. Alla kemiska och fysikaliska egenskaper hos deras partiklar, med undantag för laddningen, borde ha varit desamma - såvida naturligtvis inte standardmodellen är ofullständig eller felaktig (denna teori beskriver de flesta interaktioner mellan alla elementära partiklar som vetenskapen nu vet).
Men detta motsäger själva existensen av verkligheten, eftersom alla partiklar av materia och antimateria var tvungna att förstöra varandra, kollidera och ömsesidigt förintas i de första stunderna efter Big Bang. Därför har forskare argumenterat i många decennier och undrat varför det praktiskt taget inte finns något antimateria i det observerbara universum.
Många fysiker tror att svaret på denna gåta ligger i de minsta skillnaderna i egenskaperna, beteendet och strukturen hos partiklarna av antimateria och materia. Forskare har nyligen funnit många tips om att sådana avvikelser kan existera, till exempel i massorna av protoner och antiprotoner. Emellertid har fysiker ännu inte bekräftat någon av dem.
Hangst och hans kollegor har försökt hitta dem i många år med hjälp av ALPHA-2-instrumentet, en speciell magnetfälla för positroner och antiprotoner som tvingar dem att kombinera och bilda enstaka antimateriaatomer. De första mätningarna av detta slag, som forskare genomförde 2012, 2016 och 2018, visade att det inte finns någon skillnad i hur ljus väcker elektroner och positroner i atomer av antimateria och materia.
Kampanjvideo:
Antimatter hemligheter
I en ny serie experiment har CERN-forskare mät den så kallade Lambskiftet för antimateria för första gången. Det här är vad forskarna kallar små skillnader i där två specifika energinivåer i atomen, 2s och 2p, är belägna. Enligt teorin borde deras position sammanfalla, men i verkligheten är det inte så - de visar sig vara förskjutna relativt varandra.
Förekomsten av detta gap beror på det faktum att partiklar av materia och antimateria konstant samverkar på kvantnivå med par virtuella partiklar och antipartiklar, som kontinuerligt föds och försvinner i vakuumets tomrum. Spår av detta kan ses i den så kallade "fina strukturen" av atomen, en uppsättning smala band i spektrumet i vilket teoretiskt förutsagda energinivåer är uppdelade.
Projekt ALPHA studerade först strukturen för denna uppsättning linjer genom att leda 90 000 antihydrogenatomer genom ett kraftfullt magnetfält och bestrålade dem sedan med en ultraviolett laser och såg hur deras spektrum förändrades som resultat. Forskarna använde dessa data för att beräkna lamskiftet av antimateria och jämföra dem med en liknande parameter för väte.
I allmänhet sammanföll de erhållna värdena med mätningar för vanligt ämne och med resultaten från teoretiska beräkningar, som tog hänsyn till kvanteffekter. Som Hangst betonar är dessa data fortfarande preliminära, men redan nu kan vi säga att mätningar av den konstanta strukturen inte kan avvika från teorins förutsägelser med mer än 2% och Lambskiftet med mer än 11%.
Inom en nära framtid planerar ALPHA-medlemmar att utföra mer exakta mätningar genom att kyla antihydrogenatomerna till temperaturer nära absolut noll. Dessa observationer, hoppas forskarna, kommer äntligen att bekräfta att värdena på Lammskiftet för materia och antimateria är desamma, och att de kommer att hjälpa fysiker att mäta antiprotons radie exakt.
