Angelegenheit des Geheimnisses: Antimaterie Strahl könnte dazu beitragen, die Physik-Puzzle zu lösen

Ein neues Experiment in einem Schweizer Physiklabor, zum ersten Mal produziert erfolgreich einem Strom von Antimaterie-Wasserstoff-Atome, die Antwort helfen könnte eine fundamentale Physik-Frage.

Die neue Errungenschaft, die ins Detail geht heute (Jan. 21) in der Zeitschrift Nature Communications bringt Wissenschaftler einen Schritt näher zu verstehen, warum Menschen, Sterne und das Universum sind aus, der Materie und nicht von seinem seltsamen Vetter, Antimaterie.

"Es gehört zu den grundlegenden Fragen der Physik: Wir wissen einfach nicht, warum wir existieren,", sagte Co-Studienautor Stefan Ulmer, ein Physiker an Wissenschaft Forschungsinstitut RIKEN in Japan.

Die neue Demo ermöglicht präzisere Messungen, die dann beginnen konnte, um diese Frage zu beantworten. [Die 9 größten ungelösten Rätsel der Physik]

Geheimnis-Angelegenheit

Alle Materie hat seine Antimaterie Gegenstücke – Partikel bei gleicher Masse, sondern gegenüber Belastungen und magnetischen Spin. Wenn Materie und Antimaterie kollidieren, sie zu vernichten und Energie bilden. In Laborversuchen entstehen Ulmer sagte Materie und Antimaterie in gleichen Mengen.

Aber das Universum ist von Sache gemacht.

"In einem kosmologischen Maßstab nie beobachten wir Antimaterie im Universum, wie Antimaterie Galaxien oder Sterne," Ulmer sagte LiveScience.

Wenn Antimaterie über so oft wie Materie entsteht und verhält sich identisch, weshalb es so wenig davon um?

Es gibt mehrere Möglichkeiten, diese Diskrepanz zu erklären. Eine Möglichkeit ist, dass Materie/Antimaterie-Symmetrie, oder die Idee, dass die beiden Arten der Materie haben die gleiche Masse aber Gegenteil Gebühren und dreht, nicht halten. Eine andere Möglichkeit ist, dass ein bisschen mehr Materie am Anfang existierte – rund 13,8 Milliarden Jahren, als der Urknall das Universum gebildet. Infolgedessen wurde fast aller die Antimaterie vernichtet, vor allem Frage hinterlassen. Aber Physiker nicht sehen, warum hätte es mehr Materie als Antimaterie mit dem Urknall, Ulmer sagte.

Antimaterie-Strahl

Um dieses Rätsel zu verstehen, hoffen die Wissenschaftler, dass sie die Symmetrie zwischen Materie und Antimaterie Partnern mit unglaublich hohen Präzision Sonde können. Die Symmetrie, einer der fundamentalen Grundsätze des amtierenden Modells der Physik, prognostiziert, dass diese Partikel identisch Verhalten sollte.

Erstellung von Antimaterie-Teilchen ist jedoch kein leichtes Unterfangen.

Um dies zu tun, Ulmer und seine Kollegen arbeiten auf das Antiproton Decelerator am CERN, die in Genf ansässige Physik-Organisation, die große läuft u-Beschleuniger, Antielectrons (oder Positronen) mit Antiprotonen Form Antiwasserstoff Moleküle gemischt. Da Wasserstoff die einfachste und eine der wohlverstandenen Atome ist, könnte studieren den Antimaterie-Partner nützlich, um Verstöße gegen Symmetrie zwischen Materie und Antimaterie zu offenbaren.

Das Team setzte dann mächtigere Magnetfallen Antiwasserstoff-Atome lang genug anheften, um deren Eigenschaften zu studieren (sowie zu halten weg von Angelegenheit, die sie vernichten könnte). In der Regel jedoch die magnetischen Felder ändern, die spektroskopischen Eigenschaften – die Frequenz und Wellenlänge der Energie – durch die Antiteilchen emittiert.

So verwendet das Team eine magnetische Falle, die Antimaterie-Teilchen weiter flussabwärts fließen vor den Magnetfeldern, Verringerung der Verzerrungen durch das magnetische Feld gezwungen. Bisher hat das Team produziert 80 Antiwasserstoff-Partikel, die während des Fluges 8,9 2,7 Metern gemessen werden konnte von den starken magnetischen fallen wo sie hergestellt wurden. (Während Antiwasserstoff-Atome gefangen und vor gemessen wurden, dies ist das erste Mal ein Lichtstrahl produziert und Weg von der magnetischen Falle gemessen worden ist Forscher sagen.)

Die neuen Ergebnisse ebnen den Weg für bessere spektroskopische Messungen der Hyperfein Struktur oder Verschiebungen der Energieniveaus in den Antiwasserstoff-Atomen. Haben Wissenschaftler diese Eigenschaft in Wasserstoff-Atome mit unglaublich hoher Präzision bereits gemessen, so dass leichte Abweichungen in den Spektren Antiwasserstoff finden neue Physik offenbaren könnte, sagte Ulmer.

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