Prebublávajúce, drsné vákuum vyplní kvantový priestor a zdeformuje tvar každého atómu vodíka vo vesmíre. A teraz vieme, že tiež skresľuje vodíkové bizarné dvojča antihmoty vodíka: antihydrogén.
Antihmota je v našom vesmíre málo pochopená látka, ktorá napodobňuje hmotu takmer dokonale, ale so všetkými vlastnosťami prevrátenými okolo. Napríklad elektróny sú malé častice hmoty, ktoré nesú záporný náboj. Ich antihmotové dvojčatá sú malé „pozitróny“, ktoré nesú kladný náboj. Skombinujte elektrón a protón (väčšie častice s kladne nabitou hmotou) a získate jednoduchý atóm vodíka. Kombinujte antihmotový pozitrón s „antiprotónom“ a získate antihydrogén. Keď sa dotýkajú častice hmoty a antihmoty, častice hmoty a antihmoty sa navzájom ničia.
V súčasnosti sa antihmota javí ako perfektné, antagonistické dvojča hmoty a jednou z veľkých tajomstiev fyziky je to, prečo hmota začala dominovať vesmíru, pretože antihmota sa stala trochu hráčom vo vesmíre. Nájdenie nejakého rozdielu medzi nimi by mohlo pomôcť vysvetliť štruktúru moderného vesmíru.
Baránok posun bol dobrým miestom na hľadanie tohto rozdielu, uviedol Makoto Fujiwara, kanadský fyzik častíc, ktorý je členom CERN, a spoluautor novej štúdie, ktorá bola uverejnená 19. februára v časopise Nature. Kvantoví fyzici vedeli o tomto podivnom kvantovom účinku pomenovanom po fyzikovi University of Arizona Willis Lamb od roku 1947. Na prvej hlavnej povojnovej konferencii amerických fyzikov Lamb odhalil, že niečo neviditeľné vo vnútri atómov vodíka tlačí na ich vnútorné častice, čím vytvára väčšiu medzeru. medzi protónom a obiehajúcim elektrónom, ako povoľuje existujúca jadrová teória.
„Zjednodušene povedané, Baránková zmena je fyzickým prejavom účinku„ vákua “,“ povedal Fujiwara pre Live Science. „Keď normálne uvažujete o vákuu, myslíš na„ nič “. Podľa teórie kvantovej fyziky je však vákuum naplnené tzv. „Virtuálnymi časticami“, ktoré sa neustále rodia a ničia. ““
Táto záhadná bublajúce krátke, napoly skutočné častice má skutočný vplyv na okolitý vesmír. A vo vnútri atómov vodíka vytvára tlak, ktorý oddeľuje dve spojené častice. Neočakávaný objav získal Baránkovu Nobelovu cenu za fyziku v roku 1955.
Ale zatiaľ čo fyzici už celé desaťročia vedeli, že Baránková zmena zmenila vodík, netušili, či ovplyvňuje aj antihydrogén.
Fujiwara a jeho spolupracovníci to chceli zistiť.
„Celkovým cieľom našich štúdií je zistiť, či existuje nejaký rozdiel medzi vodíkom a antihydrogénom a nevieme vopred, kde sa takýto rozdiel môže objaviť,“ povedal Fujiwara pre Live Science.
Na skúmanie tejto otázky vedci starostlivo zozbierali vzorky antihydrogénu pomocou antihmotového laserového fyzikálneho prístroja (ALPHA) antihmotového experimentu v Európskej organizácii pre jadrový výskum (CERN), obrovského laboratória jadrovej fyziky kontinentu. ALPHA trvá niekoľko hodín, kým sa vytvorí vzorka antihydrogénu dostatočne veľká na to, aby s ňou mohla pracovať.
Pozastavuje látku v magnetických poliach, ktoré odpudzujú látku. Vedci ALPHA potom zasiahli zachytený antihydrogén laserovým svetlom, aby študovali, ako antihmota interaguje s fotónmi, čo môže odhaliť skryté vlastnosti malých anti-atómov.
Vedci ALPHA zopakovali svoj experiment niekoľkokrát na rôznych vzorkách antihydrogénov za rôznych podmienok a nezistili žiadny rozdiel medzi Baránkovým posunom vo vodíku a Baránkovým posunom v antihydrogéne, ktorý ich prístroje mohli zistiť.
"V súčasnosti nie je známy rozdiel medzi základnými vlastnosťami antihydrogénu a bežného vodíka," uviedol Fujiwara. „Ak nájdeme nejaký rozdiel, dokonca aj najmenšie množstvo, bude to znamenať radikálnu zmenu v spôsobe, akým chápeme náš fyzický vesmír.“
Hoci vedci ešte nenašli žiadne rozdiely, antihydrogénová fyzika je stále mladým poľom. Fyzici nemali žiadne ľahko študované vzorky materiálu až do roku 2002 a ALPHA nezačala rutinne zachytávať vzorky vodíka až do roku 2011.
Tento objav je „prvým krokom“, uviedla Fujiwara, ale ešte stále ostáva oveľa viac na štúdiu, než fyzici skutočne pochopia, ako porovnávať vodík a antihydrogén.
