Un pas important în fizică: oamenii de ştiinţă rezolvă problema antimateriei

Echipa formată din cercetători canadieni, care fac parte din proiectul ALPHA Collaboration, au obţinut primele observaţii detaliate a structurii antihidrogenului „artizanal”, arătând că acesta avea liniile spectrale virtual identice cu cele ale hidrogenului, scrie Science Alert.

Dacă spectrul era diferit, chiar şi puţin, ar fi însemnat că există o problemă cu modelele elaborate de savanţi care aveau menirea de a explica legile universului, cu precădere teoria conform căreia orice particulă are o antiparticulă cu trăsături identice.

• Universul invizibil dezvăluie noi indicii despre materia întunecată
• De ce ni se pare că luna decembrie „vine mai devreme” în fiecare an?

Una dintre cele mai mari enigme cu care se confruntă fizicienii este de ce totul pare să fie format dintr-un singur tip de materie, când de fapt sunt două tipuri.

Aşa cum am menţionat şi anterior, Modelul Standard al fizicii susţine că toate particulele au un geamăn; o particulă pereche care are trăsăturile în oglindă. Mai mult decât atât, dacă cele două particule se întâlnesc, se elimină reciproc într-o explozie de radiaţii gamma. Dacă acesta este cazul, de ce există atât de multă materie de un fel şi nu universul nu e doar un spaţiu plin cu radiaţii gamma.

Astfel, căutarea unei diferenţe între cele două tipuri de materie este un punct de plecare în oferirea unui răspuns la această problemă.

Primul pas, de avea o cantitate suficientă de materie, nu a fost uşor. ALPHA Collaboration a reuşit să obţină aproximativ 90.000 de antiprotoni cu ajutorul deceleratorului de antiprotoni de la CERN. Pentru a crea elementul antihidrogen, cercetătorii au cuplat fiecare antiproton cu un pozitron. Chiar şi după crearea a 1,6 milioane de pozitroni, savanţii au putut crea doar 25.000 de atomi de antihidrogen, iar din aceştia doar 194 de atomi de antihidrogen au putut fi capturaţi şi detectaţi. Procedura este dificilă întrucât „trebuie ţinuţi separaţi”, precizează un membru al echipei de cercetare, Justine Munich. „Nu putem pune anti-atomii într-un container obişnuit. Trebuie ţinuţi într-un container magnetic special”, continuă aceasta.

Diferite tipuri de particule, acelaşi spectru

Din fericire, aceştia au fost suficienţi pentru a iradia un eşantion de antihidrogen cu microunde de varii frecvenţe pentru a observa reacţia particulelor. Atunci când o radiaţie electromagnetică precum o microundă atinge un electron, acesta absoarbe energia şi îşi schimbă poziţia, emiţând propria sa undă. Diferite elemente absorb şi emit propriul lor spectru de lumină la lungimi de undă diferite, producând un tipar care le permite savanţilor să cunoască structura atomului care le produce.

„Liniile spectrale sunt precum amprentele. Fiecare element are tiparul său unic”, precizează Michael Hayden de la Simon Fraser University.

Teoretic, hidrogenul şi antihidrogenul ar trebui să aibă acelaşi tipar. Cercetările anterioare au indicat acest lucru, dar detaliile nu au fost suficiente pentru stabilirea unei concluzii finale până la acest studiu, unde oamenii de ştiinţă au găsit o cale de a captura detaliile fine ale liniilor spectrale ale antihidrogenului, arătând că spectrul este identic cu cel al hidrogenului.

Aşadar, spectroscopia intră într-o nouă eră, unde tehnica va fi esenţială pentru a observa structura detaliată a liniilor spectrale a antimateriei. „Spectroscopia este o unealtă foarte importantă în tot domeniul fizicii. Putem intra acum în era în care extindem spectroscopia şi la antimaterie”, a precizat Jeffrey Hangst, purtător de cuvânt al ALPHA Collaboration.

Vă recomandăm să citiţi şi următoarele articole:

Oamenii de ştiinţă au reuşit, în premieră absolută, să manipuleze un atom de anti-materie

De ce Universul nostru a încălcat regulile simetriei? Noi descoperiri de la CERN umple un gol uriaş din fizică

Un mister astronomic, vechi de peste 40 de ani, a fost rezolvat cu ajutorul unei soluţii simple

După 20 de ani de încercări, fizicienii au observat pentru prima dată spectrul de lumină al antimateriei