Putojantis, grubus vakuumas užpildo kvantinę erdvę ir iškraipo kiekvieno vandenilio atomo formą Visatoje. Ir dabar mes žinome, kad tai taip pat iškreipia vandenilio keistojo pasaulio antimaterijos dvynį: antihidriną.
Antimaterija yra mažai suprantama medžiaga, reta mūsų Visatoje, kuri pamėgdžioja materiją beveik tobulai, tačiau visomis savybėmis ji yra apversta. Pavyzdžiui, elektronai yra mažos materijos dalelės, turinčios neigiamą krūvį. Jų antimedžiaginiai dvyniai yra mažyčiai "pozitronai", kurie neša teigiamą krūvį. Sujunkite elektroną ir protoną (didesnė, teigiamai įkrautų medžiagų dalelė), ir gausite paprastą vandenilio atomą. Sujunkite antimaterinį pozitroną su „antiprotonu“ ir gausite antihidriną. Kai liečiasi įprasta materija ir antimaterija, materija ir antimaterijos dalelės sunaikina viena kitą.
Šiuo metu antimaterija atrodo tobula, prieštaringa materijos dvynė, ir viena iš didžiausių fizikos paslapčių yra ta, kad materija ėmė dominuoti erdvėje, nes antimaterija tapo šiek tiek žaidėjo visatoje. Suradus tam tikrą skirtumą tarp šių dviejų būtų galima paaiškinti šiuolaikinės visatos struktūrą.
Avinėlio pamaina buvo tinkama vieta ieškoti tokio pobūdžio skirtumų, sakė Makoto Fujiwara, Kanados dalelių fizikas, susijęs su CERN ir naujojo tyrimo bendraautorius, vasario 19 d. Paskelbtas žurnale „Nature“. Kvantų fizikai apie šį keistą kvantinį efektą, pavadintą Arizonos universiteto fiziko Williso Lambo vardu, žinojo nuo 1947 m. Pirmojoje didelėje pokario Amerikos fizikų konferencijoje Lamb atskleidė, kad kažkas nematyto vandenilio atomų viduje spaudžia jų vidines daleles, sukurdamas didesnį tarpą. tarp protono ir orbitoje esančio elektrono, nei leidžia dabartinė branduolio teorija.
"Griežtai kalbant, ėriuko poslinkis yra fizinis vakuumo poveikio pasireiškimas", - „Live Science“ pasakojo Fujiwara. „Kai paprastai galvoji apie vakuumą, galvoji apie„ nieko “. Tačiau, remiantis kvantinės fizikos teorija, vakuumas užpildomas vadinamosiomis „virtualiomis dalelėmis“, kurios nuolat gimsta ir naikinamos “.
Tas nenuobodus trumpų, pusiau tikrų dalelių burbuliavimas daro realų poveikį aplinkinei visatai. Vandenilio atomų viduje susidaro slėgis, atskiriantis dvi susietas daleles. Netikėtas atradimas laimėjo Lamb 1955 m. Nobelio fizikos premiją.
Nors fizikai dešimtmečiais žinojo, kad ėriuko pamaina pakeitė vandenilį, jie net neįtarė, ar tai taip pat paveikė antihidriną.
Fujiwara ir jo bendraautoriai norėjo sužinoti.
„Bendras mūsų tyrimų tikslas yra išsiaiškinti, ar yra skirtumų tarp vandenilio ir antihidrogeno. Iš anksto nežinome, kur toks skirtumas gali pasirodyti“, - „Live Science“ pasakojo Fujiwara.
Norėdami išsiaiškinti klausimą, tyrėjai kruopščiai rinko antihidrogeno pavyzdžius naudodamiesi Europos branduolinių tyrimų organizacijos (CERN), žemyno milžiniškoje branduolinės fizikos laboratorijoje, skirtu antimaterijos eksperimentu su antihidrogeno lazerio fizikos aparatais (ALPHA). Fujiwara sakė, kad ALPHA užtrunka keletą valandų, kad būtų sugeneruotas pakankamai didelis antihidrogeno mėginys, kad galėtų su juo dirbti.
Jis sustabdo medžiagą magnetiniuose laukuose, kurie atstumia materiją. Tada ALPHA tyrėjai lazerio šviesa trenkė įstrigusiu antihidrogenu, kad ištirtų, kaip antimaterija sąveikauja su fotonais, kurie gali atskleisti paslėptas mažų antiatomų savybes.
Pakartoję savo eksperimentą keliolika kartų su skirtingais antihidrogeno mėginiais skirtingomis sąlygomis, ALPHA tyrėjai nerado jokio skirtumo tarp Avinėlio poslinkio vandenilyje ir Avinėlio poslinkio antihidrogene, kurį jų prietaisai galėtų aptikti.
„Šiuo metu nėra žinoma skirtumo tarp pagrindinių vandenilio ir įprasto vandenilio savybių“, - teigė Fujiwara. "Jei rastume kokį nors skirtumą, net ir mažiausią kiekį, tai priverstų radikaliai pakeisti mūsų fizinės visatos supratimą."
Nors tyrėjai dar nerado skirtumų, antihidrogeno fizika vis dar yra jauna sritis. Fizikai iki 2002 m. Neturėjo net lengvai ištirtų medžiagų pavyzdžių, o ALPHA nepradėjo reguliariai gaudyti vandenilio pavyzdžių iki 2011 m.
Šis atradimas yra „pirmas žingsnis“, teigė Fujiwara, tačiau dar liko dar daug ką išstudijuoti, kol fizikai tikrai supras, kaip palyginti vandenilį ir antihidriną.
