A tudomány jelenlegi állása szerint minden egyes elemi részecskének van egy antianyag párja: az elektronhoz a pozitron, a kvarkhoz az antikvark, a müonhoz pedig az antimüön tartozik. A fizika standard modellje szerint minden egyes antianyag-részecskének pontosan tükröznie kell a párja viselkedését: az elektron párja, a pozitron például pozitív töltéssel rendelkezik, sőt, minden egyes antianyag-részecske az eredeti részecske ellentettje töltés szempontjából. A részecskepár súlya viszont megegyezik egymással.
Az antianyag létezéséről 1932 óta tudunk, azóta több helyen sikerült megfigyelni a nagyon hamar kioltódó részecskéket: a banán például, amely a radioaktív kálium nyomait tartalmazza, minden hetvenötödik percben kibocsát egy pozitront. A villámlás közben pedig szintén pozitronok keletkeznek, és ha találkoznak az elektronokkal, megsemmisítik egymást. Ha a részecske-antirészecske párok találkoznak, egyébként is megsemmisítik egymást, gyakran fényjelenség kíséretében – írja a Wired.
A CERN-ben az ALPHA kísérletben most megvizsgálták az antihidrogén tulajdonságait: ez az antianyag a hidrogén párja, és nem egy pozitív proton atommag körül keringő elektronból, hanem egy negatív antiproton körül keringő pozitív töltésű pozitronból áll. Antianyagot (pontosabban antihidrogént) mesterségesen első ízben a CERN-ben sikerült előállítani és megfigyelni 1995-ben (Low Energy Antiproton Ring, LEAR).
A kísérlethez az ALPHA kutatóinak meg kellett mérniük az antihidrogén optikai spektrumát, azt a sajátos fényt, amit a kvantumrészecskék kibocsátanak. A színek az antirészecske belsejéről mesélnek, mint például a pozitronjának pályájáról, ami az antiproton mag körül forog. A kutatók az antihidrogén ultraviola spektrumban történő fénykibocsátását akarták megfigyelni, amihez pulzáló lézerrel lőtték az antirészecskét. Az alapvető ötlet az volt, hogy megmérjék a kibocsátott fényt, és összehasonlítsák a hidrogénével.
A kísérlethez a kutatók a CERN gyorsítóit és egyéb antianyag-gyártó eszközeit használták. Ehhez a kutatáshoz 90 ezer antiprotont 3 millió pozitronnal, az abszolút nulla felett fél fokkal. Ez a hideg lelassítja az antirészecskéket annyira, hogy azok ne ütközzenek neki mindennek, és ne semmisüljenek meg idő előtt.
Az eredmény sajnos nem döntötte meg a standard modell szabályait: az antihidrogén spektruma megegyezett a hidrogénével, az antiproton és a pozitron tánca lekövette az elektron és a proton mozgását. Az ilyen kísérletekkel a kutatók célja az, hogy hibát találjanak a standard modell által megjósolt szabályszerűségekben (itt éppen abban, hogy az atom és az antiatom szabályosan tükrözi egymást), a modell ugyanis közel sem tökéletes. A szabályai szerint például mi nem is létezhetnénk: ha ugyanis az univerzumban ugyanannyi anyag és antianyag lett volna, azok már régen megsemmisítették volna egymást, és nem maradt volna annyi anyag, hogy létrehozza a galaxisokat, a Naprendszert, és minket.
A kutatók azonban nem csüggednek: a mostani kísérlettel legalább az egyik aspektusát sikerült kizárni az anyag-antianyag páros egyenetlenségeinek. Ráadásul sikerült több mint 24 órán keresztül megtartani antihidrogént, ami már magában nagyon nagy szó.
Főkép: Richard Juilliart / AFP
