Antimaterian ja materian symmetriaa voi pian tutkia kokeellisesti.

Tutkijat Cernissä ovat onnistuneet tuottamaan antivetyatomeita kontrolloidulla tavalla. Naturessa julkaistu saavutus avaa mahdollisuuden luonnon perustavien symmetrioiden tarkkuustestiin.

Antivetyä on saatu Cernissä matalilla energioilla aikaan jo vuodesta 2002 alkaen, mutta tähän mennessä näitä neutraaleja atomeita ei ole pystytty saamaan kontrolliin, minkä takia niiden spektriä ei ole voitu kunnolla tutkia. Antivedyssä on protonin paikalla antiprotoni, jota elektronin sijaan kiertää positroni.

Hiukkasfysiikan standardimallin mukaan fysiikan lait tuottavat tiettyjä symmetrioita. Yksi näistä symmetrioista on, että antivedyn spektrin pitäisi olla sama kuin vedyn.

Århusin yliopiston tutkija Jeffrey Hangst kollegoineen raportoivat saaneensa aikaan ja tunnistettua 38 antivetyatomia.

Uusiin menetelmiin, jotka tekivät tämän mahdolliseksi, kuului muun muassa positronien ja antiprotonien jäähdyttäminen alle puolen kelvinin lämpötilaan sekä magneettinen loukku, joka nappaa neutraaleja atomeita vuorovaikuttamalla niiden magneettisten momenttien kanssa.

[2] Physics: Antihydrogen in captivity (AOP) 

 

DOI: 10.1038/nature09610

 

***This paper will be published electronically on Nature's website on 17 November at 1800 London time / 1300 US Eastern Time (which is also when the embargo lifts) as part of our AOP (ahead of print) programme. Although we have included it on this release to avoid multiple mailings it will not appear in print on 18 November, but at a later date. ***

 

An experiment at CERN, the European Organization for Nuclear Research, has demonstrated the trapping and controlled release of atoms of antihydrogen. The achievement, reported in this week’s Nature, opens the door to precision tests of nature’s fundamental symmetries.

            The standard model of particle physics invokes the existence of some basic symmetries in the operation of physical laws. According to these symmetries, the spectrum of antihydrogen — the bound state of an antiproton and a positron — should be identical to that of hydrogen. Antihydrogen has been produced at low energies at CERN since 2002, but until now it has not been possible to confine these neutral atoms, preventing detailed study of the spectrum.

            Jeffrey Hangst and colleagues now report the trapping and subsequent detection of 38 atoms of antihydrogen, and describe some of the technical innovations that have made this possible. These include ways to cool the positrons and antiprotons sufficiently to form anti-atoms with effective temperatures of less than about half a kelvin and a newly designed magnetic trap that confines the neutral atoms by interacting with their magnetic moments. With further work, both the trapping time (currently at least 170 milliseconds) and the fraction of atoms trapped (about 0.005%) should increase.

CONTACT

Jeffrey Hangst (Aarhus University, Denmark)

Tel: +41 76 487 4589; E-mail: jeffrey.hangst@cern.ch