מדענים ביצעו את המדידה המדויקת ביותר של אנטי-חומר שעדיין, והתוצאות רק מעמיקות את התעלומה מדוע החיים, היקום וכל מה שיש בהם.
המדידות החדשות מראות כי במידה גבוהה מאוד של דיוק אנטי-חומר וחומר מתנהגים זהים.
עם זאת, המדידות החדשות הללו אינן יכולות לענות על אחת השאלות הגדולות ביותר בפיזיקה: מדוע, אם נוצרו חלקים שווים וחומר אנטי-חומר במהלך המפץ הגדול, היקום שלנו כיום מורכב מחומר?
יקום באיזון
היקום שלנו מבוסס על מאזן הניגודים. לכל סוג של חלקיק "רגיל", העשוי מחומר, ישנו אנטי-חלקיקים מצומדים מאותה מסה שיש לה המטען החשמלי ההפוך שנוצר באותו זמן. באלקטרונים יש אנטי אלקטרונים מנוגדים, או פוזיטרונים; לפרוטונים יש antiprotons; וכולי.
אולם כאשר חלקיקים של חומר וחומר נפרד נפגשים, הם משמידים זה את זה, ומשאירים אחריהם רק אנרגיה שנותרה. הפיזיקאים מציינים כי היו צריכות להיות כמויות שוות של חומר ואנטי-חומר שנוצרו על ידי המפץ הגדול, וכל אחת הייתה מבטיחה את הרסו ההדדי של האחר, ומשאירה יקום תינוקות חסרי אבני הבניין של החיים (או כל דבר, באמת). ובכל זאת כאן אנו נמצאים ביקום המורכב כמעט לגמרי מחומר.
אבל הנה הבועט: אנחנו לא יודעים על שום חומר אנטי-קדמי שהפך אותו מהמפץ הגדול. אז מדוע - אם חומר אנטי-חומר וחומר מתנהגים באותה צורה - האם סוג אחד של חומר שרד את המפץ הגדול והשני לא?
אחת הדרכים הטובות ביותר לענות על שאלה זו היא למדוד את המאפיינים הבסיסיים של החומר ואת מצומדות האנטי-חומר שלו בצורה מדויקת ככל האפשר ולהשוות את התוצאות הללו, אמר סטפן אולמר, פיזיקאי ב- Riken בוואקו, יפן, שלא היה מעורב במחקר החדש מחקר. אם יש סטייה קלה בין תכונות חומר ותכונות אנטי-חומר מתואמות, זה יכול להיות הרמז הראשון לפיתרון whodunit הגדול ביותר בפיזיקה. (בשנת 2017, מדענים גילו כמה הבדלים קלים באופן התנהגותם של חלק מבני הזוג נגד חומר-החומר, אך התוצאות לא היו מספיק חזקות מבחינה סטטיסטית כדי לספור כתגלית.)
אבל אם מדענים רוצים לתפעל אנטי-חומר, עליהם לעשות זאת בדקדקנות. בשנים האחרונות חלק מהפיזיקאים עברו לחקר אנטי-מימן, או המקביל למימן נגד מימן, מכיוון שמימן הוא "אחד הדברים שאנחנו הכי מבינים ביקום", אמר המחקר המחבר ג'פרי האנגסט, פיזיקאי מאוניברסיטת אהרוס בדנמרק. . הכנת אנטי-מימן בדרך כלל כוללת ערבוב של 90,000 אנטי-פרוטונים עם 3 מיליון פוזיטרונים כדי לייצר 50,000 אטומים אנטי-מימן, שרק 20 מהם נתפסים עם מגנטים בצינור גלילי באורך 11 אינץ 'למחקר נוסף.
כעת, במחקר חדש שפורסם היום (4 באפריל) בכתב העת Nature, הצוות של האנגסט השיג תקן חסר תקדים: הם ביצעו עד היום את המדידה המדויקת ביותר של נוגדי-מימן - או כל סוג של אנטי-חומר. ב- 15,000 אטומים של אנטי-מימן (חשבו שעושים את אותו ערבוב כאמור 750 פעמים), הם חקרו את תדירות האור שהאטומים פולטים או סופגים כשהם קופצים ממצב אנרגיה נמוך יותר למצב גבוה יותר.
מדידות החוקרים הראו שרמות האנרגיה של אטומי אנטי-מימן וכמות האור שנספג הסכימו עם מקבילי המימן שלהם, ברמת דיוק של 2 חלקים לטריליון, והשתפרו באופן דרמטי עם דיוק המדידה הקודם בסדר גודל של חלקים למיליארד.
אולמר אמר ל- Live Science כי "זה נדיר מאוד שהניסויים מצליחים להגדיל את הדיוק לפי גורם של 100". הוא חושב שאם הצוות של האנגסט ימשיך בעבודה במשך 10 עד 20 שנים נוספות, הם יוכלו להגדיל את רמת הדיוק בספקטרוסקופיה מימן ברמת גורם נוסף של 1,000.
עבור Hangst - דובר שיתוף הפעולה של ALPHA בארגון האירופי למחקר גרעיני (CERN), שהביא את התוצאות הללו - הישג זה היה בעשורים האחרונים.
המלכוד והחזקת אנטי-חומר היה הישג מרכזי, אמר האנגסט.
"לפני 20 שנה אנשים חשבו שזה לא יקרה לעולם", אמר. "זהו סיור ניסיוני בכוח להיות מסוגל לעשות זאת בכלל."
התוצאות החדשות מרשימות מאוד, אמר מייקל דוזר, פיזיקאי ב- CERN שלא היה מעורב ביצירה, בהודעת דוא"ל ל- Live Science.
"מספר האטומים הכלואים למדידה זו (15,000) הוא שיפור אדיר ברשומות שלפני רק לפני מספר שנים", אמר דוסר.
אז מה אומרים לנו המדידה המדויקת ביותר של אנטי-חומר? ובכן, למרבה הצער, לא הרבה יותר ממה שכבר ידענו. כצפוי, מימן ואנטי-מימן - חומר ואנטי-חומר - מתנהגים זהים. עכשיו, אנחנו פשוט יודעים שהם זהים במדידה של חלקים לטריליון. עם זאת, אולמר אמר כי המדידה של 2 חלקים לטריליון אינה שוללת את האפשרות שמשהו סוטה בין שני סוגי החומר ברמה גבוהה אפילו יותר של דיוק שעד כה הכריעה את המדידה.
באשר להאנג, הוא פחות דואג לענות על השאלה מדוע יקום החומר שלנו קיים כמו שהוא ללא אנטי חומר - מה שהוא מכנה "הפיל בחדר". במקום זאת, הוא וחבורתו רוצים להתמקד בביצוע מדידות מדויקות עוד יותר, ולחקור כיצד אנטי-חומר מגיב בכבידה - האם הוא נופל כמו חומר רגיל, או שמא הוא נופל?
ו- Hangst חושבים שניתן לפתור תעלומה לפני סוף 2018, אז CERN תיסגר לשנתיים לצורך שדרוגים. "יש לנו טריקים אחרים בשרוול," אמר. "המשך לעקוב."
