Aussehen und Verhalten wie der unsrigen, Studie findet möglicherweise "Spiegel Welten"


Was ist der Unterschied zwischen Materie und Antimaterie? Manchmal findet nichts, eine neue Studie.

Wissenschaftler am Brookhaven National Laboratory relativistischen Heavy Ion Collider (RHIC) entdeckt, dass Antimaterie Protonen, genannt Antiprotonen, genau wie ihre Vettern gewöhnliche Materie wirken, wenn sie nahe genug, um über die sogenannte starke Kernkraft, die Protonen und Neutronen in Atomkernen zusammenhält zu interagieren.

Antimaterie ist im Wesentlichen das Gegenteil der Materie, in dem die subatomaren Teilchen (Protonen und Elektronen) von Antimaterie Gebühren gegenüber denen der gewöhnliche Materie haben. In einem normalen Block von Sachen zum Beispiel die Protonen sind positiv geladen, und die Elektronen tragen negative Ladungen. In Antimaterie sind die Antiprotonen negativ geladen, während die Antielectrons (so genannte Positronen) positiv geladen sind. Wenn Antimaterie und Materie berühren, sie vernichten einander und erzeugen Energie in Form von Gamma-Strahlung. [Die 9 größten ungelösten Rätsel der Physik]

Eines der am meisten rätselhafte Geheimnisse in der Physik ist, warum das Universum mehr Materie als Antimaterie hat.

Die meisten Theorien beschreiben den Ursprung des Universums vorschlagen, sollte es eine gleiche Menge von Materie und Antimaterie, die beim Urknall vor 13,5 Milliarden Jahren geschaffen wurden. Wenn das, die Welt geschehen war wie wir es kennen würde nicht existieren. Stattdessen würde das ganze Universum mit Strahlung gefüllt werden, weil die Materie und Antimaterie vernichtet worden wäre. Aber aus unerfindlichen Gründen, Wissenschaftler haben gesagt, gab es ein kleines bisschen mehr Materie als Antimaterie übrig nach dem Urknall, also nach der ersten Vernichtung der übrig gebliebene Materie alles wurde jetzt sehen wir im Universum.

"Dies ist eine ungelöste Rätsel," sagte Aihong Tang, Brookhaven Physiker, die an das neue Experiment gearbeitet Leben Wissenschaft. "Wenn Antiprotonen anders interagieren, möglicherweise [dass] ein Faktor, der berücksichtigt werden muss."

Um diese Interaktionen zu untersuchen, Physiker suchen Unterschiede in der Art und Weise Antimaterie und Materie Verhalten, mit Teilchenbeschleunigern wie RHIC Antimaterie zu machen. Wenn Materie und Antimaterie anders verhalten, könnte dann bieten einen Einblick, warum Materie das Universum dominiert. (Astronomen gesucht Regionen des Universums, die von Antimaterie übrig aus dem frühen Universum beherrscht werden können, wenn sie vorhanden sind, die Grenzen zwischen Materie dominierten Regionen und Antimaterie entstünde durch Gamma-Strahlung. Somit scheinen weit, jedoch Beobachtungen des NASA Chandra x-Ray Observatory und Compton Gamma Ray Observatory, um diese Möglichkeit auszuschließen.)

Laut einer Theorie genannt kostenlos-Parität (CP) Symmetrie, Antimaterie aussehen sollte nur Materie – einen Block von Anti-Eisen oder Wolke von Antiwasserstoff sollte Verhalten sich genauso wie sein Pendant Angelegenheit. Verstöße gegen diese Symmetrie würde bedeuten, dass das nicht der Fall ist. Das RHIC Experiment zeigt, dass zumindest für die Proton-Paare, jedoch gibt es nicht kostenlos-Parität Verletzung. Dies bedeutet, dass die Phemomenon, die aus Materie in die dominierende Form der Dinge im Universum, war wahrscheinlich nicht eine Eigenschaft der Antiproton Wechselwirkungen, Tang sagte.

Andere Experimente fanden Hinweise auf Verstöße gegen die CP-Symmetrie in exotischere Arten von Partikeln, wie z. B. Kaonen oder B-Mesonen, aber sie sind nicht genug, selbst die Dominanz der Materie über Antimaterie zu erklären. [5 Gründe können wir in einem Multiversum Leben]

Antiproton Interaktionen zu messen, feuerte die Wissenschaftler gold Kerne sich gegenseitig mit nahezu Lichtgeschwindigkeit. Wenn die Kerne kollidierte, sie verwandelte sich in eine Dusche von subatomaren Teilchen, und darunter waren auch Paare von Antiprotonen.

Normalerweise Protonen, die die gleiche elektrische Ladung tragen, gegenseitig abstoßen, aber wenn sie sind genug, jene Kräfte werden weniger wichtig als die starke Kernkraft, die die Antiprotonen bindet zusammen, genauso nah wie bei normalen Protonen. Dieser Teil war im Rahmen der Erwartungen.

"Wir haben effektiv Antihelium-2 gemacht", sagte Tang. Gewöhnliches Helium oder Helium-4, besteht aus zwei Protonen und zwei Neutronen, während Helium-2 nur zwei Protonen mit keine Neutronen ist.

Antihelium-2 und Helium-2 sind instabil, was bedeutet, dass sie schnell zerfallen. Antihelium-2 dauerte jedoch lange genug für die Forscher zu sehen, wie die Antiprotonen interagieren. Das Experiment bestätigte, dass die Wechselwirkungen zwischen Antiprotonen identisch mit denen von Protonen waren.

Da Antiprotonen zu vernichten, wenn sie nichts gemacht von gewöhnlicher Materie, innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde getroffen sie in der Regel die Seiten der Kammer, die die Kollision der gold Kerne enthält, die sie in erster Linie erstellt schlagen und verwandeln Sie in Gamma-Strahlung.

Das Experiment überprüft die sogenannten Parität Ladezeit (CPT) Symmetrie, eine Erweiterung des CP-Symmetrie, die Zeit enthält. CPT Symmetrie besagt, dass wenn Sie die Gebühren mit ihren entgegengesetzten Werten zu ersetzen, Partikel in ihre Spiegelbilder und Zeit umkehren, physikalische Gesetze gleich aussehen werden – das heißt, ein "Spiegeluniversum" Aussehen und Verhalten wie der unsrigen würde.

Es gibt Fälle, wo diese Symmetrie wird verletzt, aber Tang zur Kenntnis genommen, dass Antimaterie – oder zumindest die Art von Antimaterie Partikel studierte hier — sollte nicht einer von ihnen sein. "Physiker was unser Experiment demonstriert immer angenommen", sagte Tang. "Wir überprüft CPT aus einem anderen Blickwinkel."

Die Ergebnisse der Studie wurden in der Fachzeitschrift Nature 4 November veröffentlicht.

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