Eksperyment ALPHA w CERN zmierzył ładunek antywodoru

Eksperyment ALPHA na CERNowskim Spowalniaczu Antyprotonów (ang.: Antiproton Decelerator, AD) pozwolił zmierzyć ładunek elektryczny atomów antywodoru. Potwierdzono, że ładunek ma wartość zerową - z dokładnością do ośmiu miejsc po przecinku. Chociaż sam wynik nie jest zaskoczeniem - atomy wodoru są elektrycznie obojętne - jest to pierwszy tak dokładny pomiar dokonany na atomie antymaterii.

„Po raz pierwszy mamy możliwość precyzyjnego badania antywodoru” - powiedział szef zespołu ALPHA Jeffrey Hangst. - Jesteśmy przekonani, że technika pułapkowania eksperymentu ALPHA umożliwi jeszcze wiele cennych pomiarów. Z niecierpliwością czekamy na wznowienie programu AD w sierpniu tego roku, co przyniesie kolejne pomiary antywodoru z coraz większą dokładnością.”

Antycząstki powinny być identyczne z cząstkami materii poza przeciwnym ładunkiem. Podczas gdy atom wodoru złożony jest z protonu o ładunku +1 i elektronu o ładunku -1, antywodór składa się z antyprotonu o ładunku -1 i pozytonu o ładunku +1.

Jednak materia i antymateria nie są swoimi dokładnymi przeciwieństwami. W jednej części na 10 miliardów natura wydaje się preferować materię, dlatego tak ważne jest dokładne poznanie antymaterii – główny cel eksperymentów na AD w CERN.

ALPHA stosuje złożony system pułapek, który umożliwia wytworzenie i dostatecznie długie przechowywanie atomów antywodoru, umożliwiając ich szczegółowe badanie. Zrozumienie asymetrii pomiędzy materią i antymaterią stanowi jedno z najistotniejszych wyzwań współczesnej fizyki. Obserwacja jakiejkolwiek różnicy pomiędzy tymi dwoma może pomóc w rozwiązaniu tej zagadki i otworzyć okno na nową fizykę.

W celu zmierzenia ładunku antywodoru, eksperyment ALPHA badał trajektorie atomów wypuszczonych z pułapki i wędrujących w polu elektrycznym. Atomy naładowane byłyby odchylane w polu elektrycznym, podczas gdy neutralne nie. Ładunek atomu antywodoru zmierzony w oparciu o 386 zarejestrowanych przypadków to (-1.3±1.1±0.4)×10-8. Liczby po znaku ± oznaczają kolejno niepewność statystyczną i systematyczną pomiaru.

Wraz z ponownym uruchomieniem systemu akceleratorów w CERN, program badania antymaterii zostanie wznowiony. Eksperyment ALPHA-2, zmodernizowana wersja eksperymentu ALPHA, zacznie zbierać dane wraz z eksperymentami ATRAP i ASACUSA oraz nowopowstałym AEGIS, którego zadaniem będzie badanie oddziaływania grawitacyjnego antywodoru.(PAP)

pmw/ krf/