Przełomowe odkrycie w CERN

Antywodór jest najprostszą formą antymaterii atomowej, a technika znana jako chłodzenie laserowe została po raz pierwszy zademonstrowana cztery dekady temu na zwykłej materii. Chłodzenie laserowe jest powszechnie stosowane w wielu dziedzinach badań.

Pierwsze zastosowanie chłodzenia laserowego otwiera drzwi do bardziej precyzyjnych pomiarów wewnętrznej struktury antywodoru i tego, jak zachowuje się on pod wpływem grawitacji. Porównanie pomiarów z pomiarami dla normalnych atomów wodoru może ujawnić różnice między atomami materii i antymaterii. Różnice te, jeśli występują, mogą pomóc naukowcom w ustaleniu, dlaczego Wszechświat składa się wyłącznie z materii, co jest zaburzeniem znanym jako asymetria materii i antymaterii.

Naukowcy biorący udział w projekcie twierdzą, że możliwość laserowego chłodzenia atomów antywodoru jest przełomem w pomiarach spektroskopowych i grawitacyjnych. Odkrycie to może prowadzić do nowych perspektyw w badaniach nad antymaterią, w tym do tworzenia cząsteczek antymaterii i rozwoju interferometrii antyatomowej. Jeffrey Hangst, rzecznik eksperymentu ALPHA, powiedział, że laserowe chłodzenie antymaterii było fantastyką naukową około dekady temu.

Zespół tworzy swoje atomy antywodoru, pobierając antyprotony z CERN Antiproton Decelerator i wiążąc je z pozytonami pochodzącymi ze źródła sodu-22. Wytworzone atomy antywodoru są zamykane w pułapce magnetycznej, która uniemożliwia im kontakt z materią. Naukowcy twierdzą, że pomiar zachowania antywodoru w polu grawitacyjnym Ziemi jest ograniczony przez energię kinetyczną lub temperaturę antyatomów.

Chłodzenie laserowe pomaga kontrolować temperaturę antyatomów. Antyatomy absorbują fotony laserowe, co powoduje, że osiągają one wyższy stan energetyczny. Następnie emitują fotony i spontanicznie rozpadają się z powrotem do stanu początkowego. Oddziaływanie to zależy od prędkości atomów, a ponieważ fotony nadają układowi pęd, powtarzanie cyklu absorpcja-emisja prowadzi do schłodzenia atomów do niskiej temperatury.