אנו חיים ביקום העשוי מחומר. פיסיקאים רוצים לדעת מדוע החומר החליף את התאום שלו נגד האנטי-חומר, והשבוע שיתוף הפעולה של ה- ALPHA ב- CERN התקרב לפתיחת התעלומה.
ALPHA, ניסוי שיתופי בינלאומי שהוקם בשנת 2005, נועד ללכוד ולמדוד חלקיקים אנטי-מימן באמצעות ניסוי שתוכנן במיוחד. זה קורה היכן שהקודמת שלו לחיפוש אנטי-חומר, אתנה, הפסיקה. המיקוד הוא על אנטי-מימן מכיוון שמימן הוא היסוד השכיח ביותר ביקום והמבנה שלו מוכר מאוד למדענים.
לכל אטום מימן אלקטרון אחד המקיף את הגרעין שלו. הפעלת אור על האטומים מרגשת את האלקטרון, וגורמת לו לקפוץ למסלול רחוק יותר מהגרעין לפני שהוא נרגע וחוזר למסלולו המנוחה הפולט אור בתהליך. ידוע על התפלגות התדרים של האור הנפלט הזה; הוא נמדד במדויק, ביקום שלנו עשוי מחומר, הוא ייחודי למימן.
הפיזיקה הבסיסית מכתיבה כי יש להכיר באותה מידה את התאום האנטי-מימן של המימן, אנטי-מימן, על ידי אותו ספקטרום זהה. כלומר, אם כל מה שאנחנו יודעים על פיזיקת החלקיקים הוא נכון. לכידת ומדידת הספקטרום של האנטי-מימן היא המטרה העיקרית של קבוצת ALPHA.
ALPHA ביצעה את המדידות הצנועות הראשונות של אנטי-מימן. במנגנון ה- ALPHA, נוגד מימן נלכד על ידי סידור מגנטים המשפיע על השדה המגנטי של האטומים. גלי מיקרוגל מכווננים לתדר ספציפי המכוון לאטומים אנטי-מימן אלה מפנים את האוריינטציה המגנטית שלהם ומשחררים אותם. האנטי-מימן המשוחרר פוגש מימן בזמן שהוא בורח והשניים מחסלים זה את זה ומשאירים דפוס ידוע בגלאי החלקיקים המקיפים את המנגנון.
המנגנון תפס עדויות לכך שמסלולי האלקטרונים קופצים באטום אנטי-מימן לאחר שקרינת המיקרוגל שינתה את מצבה הפנימי. התוצאה מוכיחה עוד יותר את תקפות הגישה של ALPHA, ומוכיחה שלמנגנון יש מספיק שליטה ורגישות בכדי לבצע בהצלחה את הניסוי שאליו תוכנן. בעתיד, ALPHA תתמקד בשיפור הדיוק של מדידות המיקרוגל שלה כדי לחשוף את הספקטרום האנטי-מימן באמצעות לייזרים.
קשה היה להשיג את התוצאות המרגשות שכן אנטי-מימן אינו קיים בטבע. הוא מיוצר במנגנון ה- ALPHA מנוגדי פרוטונים המיוצרים בעצמם במאיץ האנטי-פרוטון ופוזיטרונים ממקור רדיואקטיבי. וזה צריך להיות בעל רמת אנרגיה נמוכה מספיק כדי להישאר לכוד למדידות. אבל זה עובד וזה עשוי לתת לפיזיקאים את המפתח הדרוש להם בכדי להבין את תעלומת היקום המוקדם.
מקור: CERN
