„Wszystkie nasze obserwacje wykazują całkowitą symetrię między materią a antymaterią, więc nasz wszechświat nie powinien był istnieć” - mówi Christian Smorra ze współpracy BASE w centrum badawczym CERN. „Gdzieś musi być asymetria, ale po prostu nie wiemy, gdzie dokładnie. Co łamie symetrię, jakie jest źródło?”
Poszukiwanie trwa. Do tej pory nie znaleziono żadnej różnicy między protonami i antyprotonami, co mogłoby wyjaśniać istnienie materii w naszym Wszechświecie. Jednak fizycy we współpracy z BASE w Centrum Badawczym CERN byli w stanie zmierzyć siłę magnetyczną antyprotonów z niespotykaną dotąd dokładnością. Jednak dane te nie dostarczyły żadnych informacji o tym, jak materia powstawała we wczesnym Wszechświecie, ponieważ cząstki i antycząstki powinny były całkowicie się wzajemnie zniszczyć.
Najnowsze pomiary BASE wykazały całkowitą tożsamość protonów i antyprotonów, po raz kolejny potwierdzając Model Standardowy fizyki cząstek elementarnych. Naukowcy na całym świecie używają różnych metod, aby znaleźć przynajmniej niektóre różnice, o dowolnej wielkości. Brak równowagi między materią a antymaterią we Wszechświecie jest jednym z najgorętszych tematów dyskusji we współczesnej fizyce.
Międzynarodowa współpraca BASE w CERN skupia naukowców z uniwersytetów i instytutów z całego świata. Porównują z dużą dokładnością właściwości magnetyczne protonów i antyprotonów. Moment magnetyczny jest ważnym składnikiem cząstek i można go z grubsza przedstawić jako odpowiednik miniaturowego magnesu sztabkowego. Tak zwany współczynnik g mierzy siłę pola magnetycznego.
„Najważniejsze pytanie brzmi, czy antyproton ma taki sam magnetyzm jak proton” - wyjaśnia Stephan Ulmer, rzecznik grupy BASE. „Oto zagadka, którą musimy rozwiązać”.
W ramach współpracy BASE przedstawiono wysoce precyzyjne pomiary współczynnika g antyprotonu w styczniu 2017 r., Ale obecne pomiary są znacznie dokładniejsze. Obecny precyzyjny pomiar określił współczynnik g do dziewięciu cyfr znaczących. Odpowiada to pomiarowi obwodu ziemi z dokładnością do najbliższych czterech centymetrów. Wartość 2,7928473441 (42) jest 350 razy dokładniejsza niż wyniki opublikowane w styczniu.
„Ten niesamowity wzrost dokładności w tak krótkim czasie jest możliwy dzięki zupełnie nowym technikom” - mówi Ulmer. Naukowcy najpierw pobrali dwa antyprotony i przeanalizowali je za pomocą dwóch pułapek Penninga.
Antyprotony są sztucznie tworzone w CERN, a naukowcy przechowują je w pułapce eksperymentu. Antyprotony z obecnego eksperymentu zostały wyizolowane w 2015 roku i mierzone od sierpnia do grudnia 2016 roku. W rzeczywistości jest to najdłuższy w historii okres zatrzymywania antymaterii. Antyprotony spędziły 405 dni w próżni, w której było dziesięć razy mniej cząstek niż w przestrzeni międzygwiazdowej. W sumie zastosowano 16 antyprotonów, schłodzonych prawie do zera absolutnego.
Film promocyjny:
Zmierzony współczynnik g antyprotonu porównano ze współczynnikiem g protonu, który został zmierzony z niesamowitą dokładnością w 2014 roku. Ostatecznie nie stwierdzono żadnej różnicy. Potwierdza to symetrię CPT, zgodnie z którą wszechświat ma fundamentalną symetrię między cząstkami a antycząstkami.
Teraz naukowcy BASE będą musieli opracować i wdrożyć metody jeszcze dokładniejszego pomiaru właściwości protonu i antyprotonu, aby znaleźć odpowiedź na interesujące wszystkich pytanie.