Wir leben in einem Universum aus Materie. Die Physiker wollen wissen, warum die Materie ihren Antimaterie-Zwilling ersetzt hat, und diese Woche ist die ALPHA-Zusammenarbeit am CERN der Aufklärung des Rätsels einen Schritt näher gekommen.
ALPHA, ein internationales kollaboratives Experiment, das 2005 gegründet wurde, wurde entwickelt, um Antiwasserstoffpartikel mit einem speziell entwickelten Experiment einzufangen und zu messen. Es setzt dort an, wo sein Antimaterie-suchender Vorgänger ATHENA aufgehört hat. Der Schwerpunkt liegt auf Antiwasserstoff, da Wasserstoff das am weitesten verbreitete Element im Universum ist und seine Struktur Wissenschaftlern sehr gut bekannt ist.
Jedes Wasserstoffatom hat ein Elektron, das seinen Kern umkreist. Das Abfeuern von Licht auf die Atome regt das Elektron an und veranlasst es, in eine vom Kern weiter entfernte Umlaufbahn zu springen, bevor es sich entspannt und dabei in seine ruhende Umlaufbahn zurückkehrt und dabei Licht emittiert. Die Häufigkeitsverteilung dieses emittierten Lichts ist bekannt; Es wurde genau gemessen und ist in unserem Universum aus Materie einzigartig für Wasserstoff.
Die Grundphysik schreibt vor, dass der Antimaterie-Zwilling von Wasserstoff, Antiwasserstoff, gleichermaßen durch ein identisches Spektrum erkennbar sein sollte. Das heißt, wenn alles, was wir über Teilchenphysik wissen, richtig ist. Die Erfassung und Messung des Wasserstoffspektrums ist das Hauptziel der ALPHA-Gruppe.
ALPHA hat die ersten bescheidenen Messungen von Antiwasserstoff durchgeführt. In der ALPHA-Apparatur wird Antiwasserstoff durch eine Anordnung von Magneten eingefangen, die das Magnetfeld der Atome beeinflussen. Mikrowellen, die auf eine bestimmte Frequenz eingestellt sind, die auf diese Antiwasserstoffatome abzielt, kippen ihre magnetische Orientierung um und setzen sie frei. Das freigesetzte Antiwasserstoff trifft beim Entweichen auf Wasserstoff und die beiden vernichten sich gegenseitig, wobei in Partikeldetektoren, die die Vorrichtung umgeben, ein bekanntes Muster verbleibt.
Der Apparat erfasste Hinweise auf die elektronenspringenden Bahnen in einem Antiwasserstoffatom, nachdem die Mikrowellenstrahlung ihren inneren Zustand geändert hatte. Das Ergebnis belegt weiter die Gültigkeit des ALPHA-Ansatzes und zeigt, dass das Gerät über genügend Kontrolle und Empfindlichkeit verfügt, um das Experiment, für das es entwickelt wurde, erfolgreich durchzuführen. In Zukunft wird sich ALPHA darauf konzentrieren, die Präzision seiner Mikrowellenmessungen zu verbessern, um das Antiwasserstoffspektrum mithilfe von Lasern aufzudecken.
Die aufregenden Ergebnisse waren schwer zu erzielen, da Antiwasserstoff in der Natur nicht vorhanden ist. Es wird im ALPHA-Apparat aus Antiprotonen hergestellt, die selbst im Antiprotonenverzögerer hergestellt werden, und Positronen aus einer radioaktiven Quelle. Und es muss ein ausreichend niedriges Energieniveau haben, um für Messungen eingeschlossen zu bleiben. Aber es funktioniert und es könnte Physikern den Schlüssel geben, den sie brauchen, um das Geheimnis des frühen Universums zu verstehen.
Quelle: CERN
