*

Kwantowa struktura atomów antywodoru ujawniona

Fizycy biorący udział w eksperymencie ALPHA w ośrodku CERN pod Genewą, jako pierwsi na świecie dokonali spektroskopowych pomiarów atomu antywodoru. Odkrycie to stanowi istotny krok w kierunku zrozumienia, dlaczego Wszechświat składa się w większej części z materii niż z antymaterii.

Antywodór, czyli związany stan pozytonu (antycząstka elektronu) i antyprotonu (antycząstka protonu), został po raz pierwszy wyprodukowany w CERN pod koniec 1995 roku. Od tego czasu, zwłaszcza w okresie ostatnich dwóch lat, liczne badania nad atomami antywodoru, prowadzone przez zespół

fizyków uczestniczących w eksperymencie ALPHA, przyczyniły się do znacznego poszerzenia stanu wiedzy na ich temat. Całkiem niedawno ukazała się kolejna praca autorstwa fizyków z CERN, dotycząca odkrycia wewnętrznej struktury atomu antywodoru na podstawie pomiarów jego widma.

Zdaniem naukowców praca ta pozwoli zrozumieć strukturę antywodoru oraz dokładnie ustalić różnicę pomiędzy antywodorem a jego materialnym odpowiednikiem ­ protonem.

Antywodór w pułapce

Przeprowadzenie jakichkolwiek pomiarów na atomach antymaterii wiąże się z koniecznością zastosowania tzw. pułapki Penninga, służącej "wyłapywaniu" oraz silnemu ograniczaniu swobody ruchu takich atomów. W swojej ostatniej pracy fizycy z CERN wykorzystali jednak nieco zmodyfikowaną wersję tej pułapki, stosując dodatkowe źródło promieniowania elektromagnetycznego z zakresu mikrofal. Promieniowanie mikrofalowe o ściśle określonej (rezonansowej) częstotliwości, kierowane na uwięzione atomy antywodoru, miało za zadanie zmienić ich magnetyczną orientację (dokładniej: odwrócić spiny atomów antywodoru ­ ang. spin­flip), aby tylko niewielka część atomów antywodoru mogła pozostać wewnątrz pułapki (tylko atomy o spinie odpowiadającym kierunkowi pola magnetycznego użytego w pułapce mogły w niej pozostać). Dowodem zmiany orientacji spinowej atomów antywodoru były charakterystyczne "ślady" pozostawione w umieszczonych dookoła pułapki, detektorach cząstek, przez anihilujące (rozpadające się) atomy antywodoru.

Aby sprawdzić poprawność uzyskanych wyników, zespół fizyków z CERN przeprowadził wiele serii pomiarów mających na celu wykrycie ewentualnych błędów. Jedna z takich serii polegała na pobudzaniu atomów antywodoru promieniowaniem mikrofalowym o niewłaściwej (nierezonansowej) częstotliwości i sprawdzaniu czy detektory cząstek, aby na pewno, nie zawierają śladów pozostawionych przez atomy antywodoru. Według Jeffreya Hangsta, rzecznika prasowego eksperymentu ALPHA, badania struktury antymaterii będą nadal kontynuowane a ich celem, tym razem, będzie pomiar magnetycznego momentu dipolowego atomów antymaterii.

Artykuł pochodzi ze strony: physicsworld.com