Laser shine kan helpen bij het oplossen van het mysterie waarom er minder antimaterie in het universum is dan gewone materie.
Voor het eerst hebben fysici aangetoond dat antimaterie-atomen hetzelfde licht uitzenden als atomen van gewone materie. Een meer accurate studie zal helpen om het mysterie op te lossen waarom antimaterie minder is.
Voor elk deeltje gewone materie is er een vergelijkbaar antimateriedeeltje met dezelfde massa, maar dan de tegenovergestelde elektrische lading. Het positron en antiproton zijn bijvoorbeeld antideeltjes van een elektron en een proton.
Wanneer een deeltje een antideeltje tegenkomt, vernietigen ze elkaar en zenden een energiestroom uit. Een gram antimaterie vernietigt een gram substantie en geeft ongeveer twee energiereserves vrij, afkomstig van het laten vallen van een atoombom op Hiroshima. (Maak je geen zorgen over gevaar, omdat wetenschappers nog steeds ver verwijderd zijn van het maken van een gram antimaterie).
Het blijft een mysterie waarom er meer materie is dan antimaterie. Het standaardmodel van elementaire deeltjesfysica (de beste beschrijving van hoe de bouwstenen van het universum zich gedragen) suggereert dat de oerknal hen in gelijke aantallen had moeten maken.
Wetenschappers willen graag meer leren over antimaterie, verschillen in gedrag zien en begrijpen waarom het zo klein is. Een van de belangrijkste experimenten is het gebruik van lasers voor antimaterie-atomen, die licht kunnen absorberen en emitteren op dezelfde manier als atomen van gewone materie. Als anti waterstofatomen een ander spectrum van licht dan waterstofatomen uitzenden, zullen dergelijke spectrale verschillen ideeën scheppen over andere redenen voor hun verschil. Voor de eerste keer gebruikten onderzoekers lasers om spectrale analyse van anti-waterstofatomen uit te voeren.
"Ik zou het de heilige graal van de antimaterie-fysica willen noemen", zei Jeffrey Hungst, natuurkundige aan de universiteit van Aarhus in Denemarken. "Ik werk al meer dan 20 jaar om dit te realiseren en het project is eindelijk van de grond gekomen."
Wetenschappers hebben geëxperimenteerd met anti-waterstof, het eenvoudigste atoom van antimaterie, omdat waterstof het eenvoudigste atoom van gewone materie is, bestaande uit één antiproton en één positron.
Het is moeilijk gebleken om voldoende antimaterie te gebruiken voor experimenten. Om atomen van antiwaterstof te maken, vermengden wetenschappers ongeveer 90.000 antiprotonen met 1,6 miljoen positronen (antielectrons), die ongeveer 25.000 antiwaterstofatomen gaven. Voor het experiment werd het ALPHA-2-apparaat gebruikt: een antimaterie-generator en een opnamesysteem in de Europese organisatie voor kernonderzoek (CERN) in Zwitserland.
Nadat je atomen hebt gemaakt, moet je ze 'heel voorzichtig houden', zei Khangst. Antihydrogen is elektrisch neutraal, en daarom kan het niet op zijn plaats worden gehouden door middel van elektrische velden, en "je moet het weghouden van materie, omdat het vacuümcondities nodig heeft". De beste temperatuur van antimaterie ligt dicht bij het absolute nulpunt (minus 459,67 graden Fahrenheit of minus 273,15 graden Celsius), dus het is traag en gemakkelijker vast te houden. Wetenschappers houden anti-waterstof in zeer sterke magnetische velden. "Nu slagen we erin om ongeveer 15 anti-waterstofatomen vast te houden," zegt Hungst.
Ze dan laser-gehandeld antihydrogen, waardoor de atomen licht vrijgeven. Wetenschappers maten het spectrum - 10 tot de tiende graad.
Nu zijn de lichtspectra van waterstof en anti-waterstof vergelijkbaar met elkaar. Een nauwkeurigere meting zal echter helpen om de verschillen tussen materie en antimaterie te identificeren, waardoor het mysterie van het verlies van antimaterie kan worden ontdekt en die tot revolutionaire veranderingen in het standaardmodel kan leiden. "We kunnen de regels van het werk veranderen", zegt Hungst.
