Naučnici mesecima čuvali jednu česticu antimaterije: Otkriće bi moglo da pomogne u rešavanju najveće misterije svemira

Naučnici u Sjedinjenim Američkim Državama uspeli su da mesecima izoluju pojedinačni pozitron u superohlađenom vakuumu. Ovaj poduhvat otvara vrata za najpreciznija testiranja osnovnih zakona fizike i rasvetljavanje misterije nedostatka antimaterije u svemiru.

Prema važećim teorijama, rođenje svemira trebalo je da proizvede jednake količine materije i antimaterije. Za svaku česticu trebalo bi da postoji njena antičestica sa istom masom, ali suprotnim nabojem, a nestanak antimaterije jedna je od najvećih nerešenih zagonetki u fizici.

Kako su se dinosaurusi parili? Naučnici analizirali stotine povreda na fosilnim kostima

Od ugljen-dioksida do goriva: Naučnici uz pomoć AI otkrili ono što su dosadašnji modeli propuštali

Glavni problem u proučavanju antimaterije je činjenica da se čestica i antičestica međusobno poništavaju, odnosno uništavaju čim dođu u kontakt, pretvarajući se u čist bljesak energije.

Kako bi rešili ovaj problem, fizičari sa Univerziteta Nortvestern konstruisali su specijalnu kriogenu superprovodljivu vakuumsku zamku. U ovom uređaju su uspeli da mesecima sačuvaju samo jedan pozitron, koji predstavlja antimaterijski ekvivalent svuda prisutnog elektrona.

Istraživanje koje je vodio tim sa ovog američkog univerziteta zahtevalo je izolaciju čestice od bilo kakvog susreta sa običnom materijom, što je do sada bilo izuzetno teško izvesti na duži vremenski period.

"Najveći izazov je ubediti pozitron koji je izbačen iz jezgra pri radioaktivnom raspadu sa veoma visokom energijom da uspori dovoljno kako bismo mogli da ga uhvatimo u našu zamku za čestice", rekao je Džerald Gabrijels, glavni autor studije i fizičar sa Univerziteta Nortvestern.

Od 2027. nova pravila za merenje vremena: Kako će se ukidanje prestupnih sekundi odraziti na svet

Genijalna zamka na ivici apsolutne nule

Tim predvođen fizičarem Tomom Majersom koristio je radioaktivni izotop natrijuma kao izvor koji izbacuje pozitrone brzinom koja dostiže osamdeset osam procenata brzine svetlosti.

Kako bi usporili ovu ekstremno brzu česticu, naučnici su je propustili kroz pojedinačni kristal volframa. Iako se većina pozitrona poništi u kontaktu sa elektronima kristala, mali broj preživi i izađe znatno usporen, formirajući pritom nestabilan spoj sa elektronom koji se naziva pozitronijum.

Ovaj spoj prolazi kroz minijaturni otvor širine svega 640 mikrometara pravo u Peningovu zamku, gde električno polje odvaja elektron i ostavlja pozitron zarobljen. Pomoću pažljivo usklađenih električnih i magnetskih polja, čestica se održava u levitaciji na temperaturi od 300 milikelvina, što je samo delić stepena iznad apsolutne nule.

U ovako ekstremnim uslovima istraživači su mogli ne samo da čuvaju pozitron mesecima, već i da precizno kontrolišu i mere njegovo ponašanje na kvantnom nivou.

Najviša stabla na svetu teško podnose ekstremne vrućine: Naučnici otkrili šta se događa

Traganje za savršenom simetrijom svemira

Glavni cilj ovog složenog hvatanja jeste testiranje fundamentalnog principa fizike poznatog kao simetrija CPT (naboj, paritet i preokret vremena). Prema ovom principu, čestice i njihovi antimaterijski parnjaci morali bi da imaju određena potpuno identična svojstva, pri čemu jedino predznak naboja treba da se razlikuje.

Na primer, elektron i pozitron bi trebalo da imaju isti magnetski moment, samo sa suprotnim predznakom.

Naučnici su ranije već uspeli da izmere magnetski moment elektrona sa zapanjujućom preciznošću. Zahvaljujući novoj tehnologiji izolacije, Gabrijels i njegove kolege nadaju se da će uskoro moći da izvedu identično merenje i za njegovog antimaterijskog blizanca. Očekuje se da će prvi rezultati ovih izuzetno zahtevnih merenja biti objavljeni početkom sledeće godine, prenosi RTS.

"Ako magnitude budu iste, to će biti najpreciznija potvrda CPT invarijantnosti Standardnog modela, koji predstavlja najosnovniji matematički opis fizičke stvarnosti. To bi moglo dodatno produbiti misteriju o tome kako Standardni model može da daje tako precizna predviđanja onoga što merimo, a da istovremeno bude neusaglašen sa osnovnim karakteristikama svemira", objasnio je Gabrijels.

Černobilj 40 godina kasnije: Sićušne čestice nuklearnog goriva i dalje su netaknute

Da li je Mont Everest oduvek bio najviši vrh: Naučnici otkrivaju tragove drevnih planinskih džinova