ואקום מבעבע ומבעבע ממלא את החלל הקוונטי, מעוות את צורתו של כל אטום מימן ביקום. ועכשיו אנו יודעים שזה גם מעוות את התאום העולמי הביזארו-מימן של מימן: אנטי-מימן.
אנטי-חומר הוא חומר מובן מעט, נדיר ביקום שלנו, שמחקה חשוב כמעט בצורה מושלמת, אבל עם כל התכונות שהופצו סביבו. לדוגמא, אלקטרונים הם חלקיקי חומר זעירים הנושאים מטען שלילי. התאומים שלהם נגד החומר הם "פוזיטרונים" זעירים הנושאים מטען חיובי. שלב אלקטרון ופרוטון (חלקיק חומר גדול יותר וטעון חיובי) ותקבל אטום מימן פשוט. שלב פוזיטרון אנטי-חומר עם "אנטי-פרוטון" ותקבל אנטי-מימן. כאשר נגיעה בחומר רגיל ובמניעת חומר, החומר וחלקיקי האנטי-חומר משמידים זה את זה.
נכון לעכשיו, נראה כי האנטי-חומר הוא התאום המושלם, האנטגוניסטי של החומר, ואחת התעלומות הגדולות של הפיזיקה היא הסיבה שהחומר הגיע לשלוט בחלל, שכן האנטי-חומר הפך לשחקן קצת ביקום. מציאת הבדל כלשהו בין השניים עשויה לעזור להסביר את מבנה היקום המודרני.
משמרת הכבשים הייתה מקום טוב לחפש הבדל כזה, אמר מקוטו פוג'יווארה, פיזיקאי של חלקיקים קנדיים המזוהה עם CERN ומחבר המחקר החדש, שפורסם ב -19 בפברואר בכתב העת Nature. פיסיקאים קוונטיים ידעו על השפעת הקוונטים המוזרה הזו, שנקראה על שם הפיזיקאי אוניברסיטת אריזונה וויליס לאמב, מאז שנת 1947. בכנס הגדול הראשון של הפיזיקאים האמריקנים שלאחר המלחמה חשף לאמב שמשהו שלא נראה בתוך אטומי מימן דוחף את החלקיקים הפנימיים שלהם, ויוצר פער גדול יותר בין האלקטרון הפרוטון והמסלול סביב מה שהתיר תיאוריה גרעינית קיימת.
"באופן גס, משמרת הכבשים היא ביטוי פיזי להשפעת הוואקום", אמר פוג'יווארה ל- Live Science. "כשחושבים בדרך כלל על הוואקום, אתה חושב על 'כלום'. עם זאת, על פי התיאוריה של פיזיקת הקוונטים, הוואקום מתמלא במה שמכונה 'חלקיקים וירטואליים', שנולדים ונחרבים ללא הרף. "
לבעבוע הבלתי-מסורבל הזה של חלקיקים קצרים וחצי-אמיתיים יש השפעות אמיתיות על היקום שמסביב. ובתוך אטומי מימן הוא יוצר לחץ המפריד בין שני החלקיקים המקושרים. התגלית הבלתי צפויה זכתה לאמב בפרס נובל לפיזיקה משנת 1955.
אך בעוד שפיזיקאים ידעו זה עשרות שנים כי משמרת הכבשה שינתה מימן, לא היה להם מושג אם זה גם השפיע על נוגדי-הידרוגן.
פוג'יווארה וחברי הקתות שלו רצו לברר זאת.
"המטרה הכללית של המחקרים שלנו היא לבדוק אם יש הבדל כלשהו בין מימן לאנטי-מימן, ואנחנו לא יודעים מראש היכן עשוי להופיע הבדל כזה", אמר פוג'יווארה ל- Live Science.
כדי לחקור את השאלה, החוקרים אספו בדקדק דגימות של אנטי-מימן באמצעות ניסוי אנטי-חומר לייזר לפיזיקה אנטי-מימן (ALPHA), בארגון האירופי למחקר גרעיני (CERN), מעבדת הפיזיקה הגרעינית הענקית של היבשת. ל- ALPHA לוקח כמה שעות לייצר דגימה אנטי-מימן גדולה מספיק כדי לעבוד איתה, אמר פוג'יווארה.
זה משעה את החומר בשדות מגנטיים הדוחים חומר. חוקרי ALPHA פגעו אז באנטי לייזר במלכודת עם אור לייזר כדי לחקור כיצד האנטי-חומר מתקיים אינטראקציה עם הפוטונים, מה שיכול לחשוף תכונות נסתרות של האנטי אטומים הקטנים.
חוקרי ה- ALPHA חזרו על הניסוי שלהם תריסר פעמים על דגימות אנטי-מימן שונות בתנאים שונים, אולם החוקרים לא מצאו שום הבדל בין משמרת הכבשה למימן לבין שינוי הכבש נגד נוגדי-מימן שהמכשירים שלהם יכלו לאתר.
"נכון לעכשיו, אין שום הבדל ידוע בין התכונות הבסיסיות של אנטי-מימן למימן רגיל", אמר פוג'יווארה. "אם נמצא הבדל כלשהו, אפילו הכמות הזעירה ביותר, זה היה מכריח שינוי קיצוני באופן בו אנו מבינים את היקום הפיזי שלנו."
למרות שהחוקרים עדיין לא מצאו הבדלים, הפיזיקה האנטי מימן היא עדיין תחום צעיר. לפיזיקאים אפילו לא נבדקו דגימות מהדברים בקלות עד שנת 2002, ואלפא לא התחילה ללכוד דגימות מימן באופן שגרתי עד 2011.
תגלית זו היא "צעד ראשון", אמר פוג'יווארה, אך עדיין נותר עוד ללמוד עוד לפני שפיזיקאים יבינו באמת כיצד משווים מימן ואנטי-מימן.
