I když se jedná o předběžná data, vědci se domnívají, že opakovaná měření potvrdí jejich počáteční nálezy.
Fyzici z projektu ALPHA, který je založen na CERN, předložili první údaje o měření jemné struktury spektra antihmotových částic, z nichž lze vyvodit závěry o struktuře jejích kvantových energetických hladin. V tom se ukázalo, že je to podobné běžné záležitosti, vědci píšou v článku publikovaném vědeckým časopisem Nature.
„Objevení jakýchkoli nesrovnalostí ve vlastnostech hmoty a antihmoty doslova otřese základem standardního modelu. Tato měření nám pomohla realizovat náš dlouhodobý sen a studovat některé aspekty interakce antihmoty s okolním prostorem, včetně měření posunu jeho nižších energetických úrovní, - uvedly výsledky práce, oficiální zástupce projektu ALPHA Jeffrey Hangst.
Kosmologové naznačují, že ve vesmíru byly v prvních okamžicích jeho života hmota a antihmota přibližně stejné. Všechny chemické a fyzikální vlastnosti jejich částic, s výjimkou náboje, musely být stejné - ledaže samozřejmě není standardní model neúplný nebo chybný (tato teorie popisuje většinu interakcí všech elementárních částic známých dnes vědě).
To je však v rozporu se samotnou existencí reality, protože všechny částice hmoty a antihmoty se musely navzájem zničit, srážet se a vzájemně ničit v prvních okamžicích po Velkém třesku. Vědci se proto hádali po mnoho desetiletí a přemýšleli, proč v pozorovatelném vesmíru prakticky neexistuje antihmota.
Mnoho fyziků věří, že odpověď na tuto hádanku spočívá v nejmenších rozdílech ve vlastnostech, chování a struktuře částic antihmoty a hmoty. Vědci nedávno našli mnoho náznaků, že takové nesrovnalosti mohou existovat, například v množství protonů a antiprotonů. Fyzici však dosud žádné z nich nepotvrdili.
Hangst a jeho kolegové se je pokoušejí najít mnoho let pomocí nástroje ALPHA-2, speciální magnetické pasti pro pozitrony a antiprotony, které je nutí kombinovat a tvořit jednotlivé atomy antihmoty. První měření tohoto druhu, která vědci provedli v letech 2012, 2016 a 2018, ukázaly, že není rozdíl ve způsobu, jakým světlo excituje elektrony a pozitrony v atomech antihmoty a hmoty.
Propagační video:
Tajemství antihmoty
V nové sérii experimentů vědci CERN poprvé změřili tzv. Lambův posun pro antihmotu. To vědci nazývají malými rozdíly v tom, kde jsou umístěny dvě specifické energetické hladiny v atomu, 2s a 2p. Podle teorie by se jejich pozice měla shodovat, ale ve skutečnosti tomu tak není - ukázalo se, že jsou vůči sobě posunuty.
Existence této mezery je způsobena skutečností, že částice hmoty a antihmoty neustále na kvantové úrovni interagují s páry virtuálních částic a antičástic, které se neustále rodí a mizí ve vakuu. Jeho stopy lze vidět v tzv. „Jemné struktuře“atomu, souboru úzkých pásem ve spektru, do kterého jsou rozděleny teoreticky predikované energetické hladiny.
Projekt ALPHA nejprve studoval strukturu této řady linií průchodem 90 000 antihydrogenních atomů silným magnetickým polem, poté je ozařoval ultrafialovým laserem a sledoval, jak se v důsledku toho změnilo jejich spektrum. Vědci použili tato data k výpočtu Lambova posunu antihmoty a porovnali je s podobným parametrem pro vodík.
Získané hodnoty se obecně shodovaly s měřením pro obyčejnou hmotu as výsledky teoretických výpočtů, které zohledňovaly kvantové efekty. Jak Hangst zdůrazňuje, tato data jsou stále předběžná, ale již nyní můžeme říci, že měření konstantní struktury se nemohou odchýlit od předpovědí teorie o více než 2% a posunu jehněčí o více než 11%.
V blízké budoucnosti plánují členové ALPHA provádět přesnější měření ochlazením antihydrogenních atomů na teploty blízké absolutní nule. Vědci doufají, že tato pozorování nakonec potvrdí, že hodnoty Lambova posunu pro hmotu a antihmotu jsou stejné a že pomohou fyzikům přesně změřit poloměr antiprotonu.