Ζούμε σε ένα σύμπαν φτιαγμένο από ύλη. Αλλά τη στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης, η ύλη και η αντιύλη υπήρχαν σε ίσες ποσότητες. Το ότι η αντιύλη έχει σχεδόν εξαφανιστεί υποδηλώνει ότι η φύση, για κάποιο λόγο, έχει έντονη προτίμηση στην ύλη. Οι φυσικοί θέλουν να μάθουν γιατί η ύλη έχει αντικαταστήσει το δίδυμο αντιύλη της και αυτή την εβδομάδα η συνεργασία του ALPHA στο CERN έφτασε ένα βήμα πιο κοντά στην αποκάλυψη του μυστηρίου.
Το ALPHA, ένα διεθνές συνεργατικό πείραμα που ιδρύθηκε το 2005, σχεδιάστηκε για να παγιδεύει και να μετράει σωματίδια αντιυδρογόνου με ένα ειδικά σχεδιασμένο πείραμα. Συνεχίζει από εκεί που σταμάτησε ο προκάτοχός του που αναζητούσε αντιύλη, η ΑΘΗΝΑ. Η εστίαση είναι στο αντιυδρογόνο επειδή το υδρογόνο είναι το πιο διαδεδομένο στοιχείο στο σύμπαν και η δομή του είναι εξαιρετικά γνωστή στους επιστήμονες.
Κάθε άτομο υδρογόνου έχει ένα ηλεκτρόνιο που περιφέρεται γύρω από τον πυρήνα του. Η εκτόξευση φωτός στα άτομα διεγείρει το ηλεκτρόνιο, αναγκάζοντάς το να πηδήξει σε μια τροχιά πιο μακριά από τον πυρήνα πριν χαλαρώσει και επιστρέψει στην τροχιά ηρεμίας εκπέμποντας φως στη διαδικασία. Η κατανομή συχνότητας αυτού του εκπεμπόμενου φωτός είναι γνωστή. έχει μετρηθεί με ακρίβεια και, στο σύμπαν μας που αποτελείται από ύλη, είναι μοναδικό στο υδρογόνο.
Μια απεικόνιση υδρογόνου και αντιυδρογόνου. Πίστωση: USAF
Η βασική φυσική υπαγορεύει ότι ο δίδυμος αντιύλης του υδρογόνου, το αντιυδρογόνο, θα πρέπει να είναι εξίσου αναγνωρίσιμος έχοντας ένα πανομοιότυπο φάσμα. Δηλαδή, αν όλα όσα γνωρίζουμε για τη σωματιδιακή φυσική είναι σωστά. Η σύλληψη και η μέτρηση του φάσματος του αντιυδρογόνου είναι ο κύριος στόχος της ομάδας ALPHA.
Η ALPHA πραγματοποίησε τις πρώτες μέτριες μετρήσεις αντιυδρογόνου. Στη συσκευή ALPHA, το αντιυδρογόνο παγιδεύεται από μια διάταξη μαγνητών που επηρεάζουν το μαγνητικό πεδίο των ατόμων. Τα μικροκύματα συντονισμένα σε μια συγκεκριμένη συχνότητα που στοχεύουν σε αυτά τα άτομα αντιυδρογόνου αντιστρέφουν τον μαγνητικό προσανατολισμό τους, απελευθερώνοντάς τα. Το απελευθερωμένο αντιυδρογόνο συναντά το υδρογόνο καθώς διαφεύγει και τα δύο εξαφανίζονται το ένα το άλλο, αφήνοντας ένα πολύ γνωστό σχέδιο στους ανιχνευτές σωματιδίων που περιβάλλουν τη συσκευή.
Η συσκευή κατέγραψε στοιχεία των τροχιών άλματος ηλεκτρονίων σε ένα άτομο αντιυδρογόνου αφού η ακτινοβολία μικροκυμάτων άλλαξε την εσωτερική του κατάσταση. Το αποτέλεσμα αποδεικνύει περαιτέρω την εγκυρότητα της προσέγγισης του ALPHA, αποδεικνύοντας ότι η συσκευή έχει αρκετό έλεγχο και ευαισθησία για να πραγματοποιήσει με επιτυχία το πείραμα για το οποίο σχεδιάστηκε. Στο μέλλον, η ALPHA θα επικεντρωθεί στη βελτίωση της ακρίβειας των μετρήσεων μικροκυμάτων για να αποκαλύψει το φάσμα αντιυδρογόνου χρησιμοποιώντας λέιζερ.
Τα συναρπαστικά αποτελέσματα ήταν δύσκολο να προκύψουν καθώς αντιυδρογόνο δεν υπάρχει στη φύση. Κατασκευάζεται στη συσκευή ALPHA από αντιπρωτόνια που κατασκευάζονται τα ίδια στον επιβραδυντή αντιπρωτονίων και ποζιτρόνια από μια ραδιενεργή πηγή. Και πρέπει να έχει αρκετά χαμηλό επίπεδο ενέργειας για να παραμένει παγιδευμένο για μετρήσεις. Αλλά λειτουργεί, και απλώς μπορεί να δώσει στους φυσικούς το κλειδί που χρειάζονται για να κατανοήσουν το μυστήριο του πρώιμου σύμπαντος.