Geheimnis vertieft: Materie und Antimaterie sind Spiegelbilder

Materie und Antimaterie erscheinen perfekt Spiegelbilder von einander, soweit jeder sehen kann, haben Wissenschaftler entdeckt mit bisher unerreichter Präzision Folierung Hoffnung auf die Lösung des Rätsels, warum gibt es weit mehr Materie als Antimaterie im Universum.

Alltägliche Angelegenheit besteht aus Protonen, Neutronen und Elektronen. Diese Partikel haben Kollegen bekannt als Antiteilchen – Antiprotonen, Antineutrons und Positronen, bzw. – das haben die gleiche Masse aber die entgegengesetzte elektrische Ladung. (Obwohl Neutronen und Antineutrons beide neutral sind geladen, sie sind jeweils aus Partikel bekannt als Quarks, die gebrochene elektrische Ladungen besitzen, und die Gebühren für diese Quarks sind gleich und entgegengesetzt zueinander in Neutronen und Antineutrons.)

Das bekannte Universum besteht aus alltäglichen Angelegenheit. Das tiefe Geheimnis ist, warum das Universum nicht aus gleichen Teilen Antimaterie besteht seit dem Urknall, das gedacht wird, um das Universum vor 13,7 Milliarden Jahren geschaffen haben gleiche Mengen beider produziert. Und wenn Materie und Antimaterie Spiegelbilder von einander in jeder Hinsicht ihre elektrischen Ladung zu speichern erscheinen, es könnte keiner der beiden Arten von Materie links – Materie und Antimaterie zu vernichten, wenn sie einander begegnen. [Die 9 größten ungelösten Rätsel der Physik]

Prüfen kostenlos Parität

Theoretische Physiker vermuten, dass die außergewöhnliche Kontrast zwischen den Beträgen der Materie und Antimaterie im Universum, technisch bekannt als Baryon Asymmetrie, möglicherweise einige Unterschiede zwischen den Eigenschaften der Materie und Antimaterie, formal bekannt als kostenlos-Parität oder CP-Symmetrie-Verletzung zurückzuführen. Aber nicht alle bekannten Wirkungen, die zu Verletzungen der CP-Symmetrie führen das große Übergewicht von Materie über Antimaterie zu erklären.

Mögliche Erklärungen hinter dieses Geheimnis in Unterschiede in den Eigenschaften von Materie und Antimaterie liegen könnte – zum Beispiel vielleicht Antiprotonen zerfallen schneller als Protonen. Wenn keinen solchen Unterschied gefunden wird, erzählt jedoch gering, "Dies natürlich zu dramatischen Folgen für das zeitgenössische Verständnis der grundlegenden Gesetze der Physik, führt" Studie führen Autor Stefan Ulmer, ein Physiker am Institut für physikalisch-chemische Forschung (RIKEN), Japans Leben Wissenschaft.

In der strengsten Test noch der Unterschiede zwischen Protonen und Antiprotonen untersuchten Wissenschaftler das Verhältnis von Ladung zu Masse ca. 6.500 paarweise dieser Partikel über einen Zeitraum von 35 Tagen. Um Antimaterie und Materie in Kontakt kommen, die Forscher Protonen und Antiprotonen in magnetischen Feldern gefangen. Dann haben sie gemessen, wie diese Teilchen zyklisch in diesen Bereichen bewegt ein Merkmal als ihre Zyklotronfrequenz, die proportional zu der Ladungs-Masse-Verhältnis dieser Teilchen und die Stärke des Magnetfeldes ist bekannt.

(Technisch, haben die Forscher nicht benutzt einfache Protonen in den Experimenten, aber negative Wasserstoff-Ionen, die jeweils aus einem Proton von zwei Elektronen umgeben. Dies wurde getan, um die Experimente zu vereinfachen – Antiprotonen und negative Wasserstoff-Ionen sind beide negativ geladen, und so die gleiche Weise auf Magnetfelder reagieren. Die Wissenschaftler könnte leicht für die Auswirkungen, die diese Elektronen während der Experimente hatte Konto.)

Perfekte Spiegel Bilder

Die Wissenschaftler fanden die Ladungs-Masse-Verhältnis von Protonen und Antiprotonen "ist identisch mit innerhalb von nur 69 Teile pro Billion," Ulmer sagte in einer Erklärung. Diese Messung ist viermal besser als frühere Messungen dieses Verhältnisses.

Darüber hinaus die Forscher entdeckten auch, dass sie gemessen Ladungs-Masse-Verhältnis von mehr als 720 Teile pro nicht unterscheiden Billionen pro Tag, wie die Erde um ihre eigene Achse dreht und die Sonne umrundet. Dies deutet darauf hin, dass Protonen und Antiprotonen dasselbe im Laufe der Zeit, Verhalten wie sie durch den Raum in der gleichen Geschwindigkeit ZIP, was bedeutet, dass sie nicht gegen das sogenannte Ladezeit Parität oder CPT-Symmetrie.

CPT Symmetrie ist eine Schlüsselkomponente des Standardmodells der Teilchenphysik, die beste Beschreibung, Datum wie die Elementarteilchen, aus denen das Universum Verhalten. Keine bekannten Verletzungen der CPT-Symmetrie vorhanden sein. "Jeder entdeckt, CPT-Verletzung wird enorme Auswirkungen auf unser Verständnis der Natur haben," sagte Ulmer. [8 Möglichkeiten, die Sie Einsteins Relativitätstheorie im realen Leben sehen]

Darüber hinaus unterscheiden diese Ladungs-Masse-Verhältnis von mehr als 870 Teile pro Milliarde im Schwerefeld der Erde nicht. Dies bedeutet, dass die Schwachen Äquivalenzprinzips, das besagt, dass alle Materie mit der gleichen Geschwindigkeit in die gleiche Gravitationsfeld fällt, hält auch auf dieser Ebene der Genauigkeit. Schwachen Äquivalenzprinzips ist ein Grundpfeiler von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie, die unter anderem ist die beste Erklärung so weit wie Schwerkraft funktioniert. Keine bekannten Verstöße gegen die Schwachen Äquivalenzprinzips existieren, und es erkannte Verstöße könnte zu einer Revolution in der Wissenschaft Verständnis der Gravitation und Raumzeit und wie beide beziehen sich auf Materie und Energie führen.

Die Wissenschaftler wollen mit stabiler Magnetfelder und andere Ansätze, Messungen zu erzielen, die mindestens 10 mal genauer sind als das, was sie bisher finden Ulmer sagte.

Die Wissenschaftler ihre neuesten Erkenntnisse detaillierte Online-13. August in der Zeitschrift Nature.

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