Aj keď sú to predbežné údaje, vedci sa domnievajú, že opakované merania potvrdia svoje počiatočné zistenia.
Fyzici z projektu ALPHA, ktorý je založený na CERN, predložili prvé údaje o meraniach jemnej štruktúry spektra antihmotových častíc, z ktorých je možné vyvodiť závery o štruktúre jej kvantových energetických úrovní. V tomto sa ukázalo, že je to podobné bežnej záležitosti, vedci píšu v článku publikovanom vo vedeckom časopise Nature.
„Objavenie akýchkoľvek nezrovnalostí vo vlastnostiach hmoty a antihmoty doslova otriasne základom štandardného modelu. Tieto merania nám pomohli realizovať náš dlhodobý sen a študovať niektoré aspekty interakcie antihmoty s okolitým priestorom, vrátane merania posunu jej nižších energetických úrovní, - uviedli výsledky práce, oficiálny zástupca projektu ALPHA Jeffrey Hangst.
Kozmológovia naznačujú, že vo vesmíre boli v prvých okamihoch jeho života hmota a antihmota približne rovnaké. Všetky chemické a fyzikálne vlastnosti ich častíc, s výnimkou náboja, by mali byť rovnaké - pokiaľ samozrejme nie je štandardný model neúplný alebo chybný (táto teória popisuje väčšinu interakcií všetkých elementárnych častíc, ktoré sú dnes vedecky známe).
To je však v rozpore so samotnou existenciou reality, pretože všetky častice hmoty a antihmoty sa museli navzájom ničiť, zrážať sa a vzájomne ničiť v prvých chvíľach po Veľkom tresku. Vedci sa preto hádajú už mnoho desaťročí a pýtajú sa, prečo v pozorovateľnom vesmíre prakticky neexistuje antihmota.
Mnoho fyzikov verí, že odpoveď na túto hádanku spočíva v najmenších rozdieloch vo vlastnostiach, správaní a štruktúre častíc antihmoty a hmoty. Vedci nedávno našli veľa náznakov, že takéto nezrovnalosti môžu existovať napríklad v masách protónov a antiprotónov. Fyzici však zatiaľ žiadne z nich nepotvrdili.
Hangst a jeho kolegovia sa ich snažili nájsť už mnoho rokov pomocou nástroja ALPHA-2, špeciálnej magnetickej pasce pre pozitróny a antiprotóny, ktorá ich núti kombinovať a tvoriť jednotlivé atómy antihmoty. Prvé merania tohto druhu, ktoré vedci uskutočnili v rokoch 2012, 2016 a 2018, ukázali, že neexistuje rozdiel v spôsobe, akým svetlo excituje elektróny a pozitróny v atómoch antihmoty a hmoty.
Propagačné video:
Tajomstvo antihmoty
V novej sérii experimentov vedci z CERN prvýkrát zmerali tzv. Jahňací posun pre antihmotu. To vedci nazývajú malými rozdielmi v tom, kde sa nachádzajú dve špecifické úrovne energie v atóme, 2s a 2p. Podľa teórie by sa ich pozícia mala zhodovať, ale v skutočnosti to tak nie je - ukázalo sa, že sú voči sebe posunuté.
Existencia tejto medzery je spôsobená skutočnosťou, že častice hmoty a antihmoty neustále interagujú na kvantovej úrovni s pármi virtuálnych častíc a antičastíc, ktoré sa nepretržite rodia a miznú vo vákuu. Jeho stopy je možné vidieť v tzv. „Jemnej štruktúre“atómu, súboru úzkych pásiem v spektre, do ktorého sa delia teoreticky predpovedané úrovne energie.
Členovia projektu ALPHA najprv študovali štruktúru tejto sady čiar prechodom 90 000 atómov antihydrogénu cez silné magnetické pole a potom ich ožiarili ultrafialovým laserom a pozorovali, ako sa v dôsledku toho zmenilo ich spektrum. Vedci použili tieto údaje na výpočet Lambovho posunu antihmoty a porovnali ich s podobným parametrom pre vodík.
Získané hodnoty sa vo všeobecnosti zhodovali s meraniami bežnej hmoty as výsledkami teoretických výpočtov, ktoré zohľadňovali kvantové účinky. Ako Hangst zdôrazňuje, tieto údaje sú stále predbežné, ale už teraz môžeme povedať, že merania konštantnej štruktúry sa nemôžu odchyľovať od predpovedí teórie o viac ako 2% a Baránkov posun o viac ako 11%.
V blízkej budúcnosti členovia ALPHA plánujú vykonať presnejšie merania ochladením antihydrogénnych atómov na teploty blízke absolútnej nule. Vedci dúfajú, že tieto pozorovania nakoniec potvrdia, že hodnoty Baránkovej zmeny pre hmotu a antihmotu sú rovnaké a že pomôžu fyzikom presne zmerať polomer antiprotónu.