Buhljajoč, bujen vakuum napolni kvantni prostor in izkrivlja obliko vsakega vodikovega atoma v vesolju. In zdaj vemo, da izkrivlja tudi vodikovo bizarno svetovno antimaterijo dvojčico: antihidrogen.
Antimaterija je malo razumljena snov, redka v našem vesolju, ki posnema materijo skoraj popolnoma, vendar z vsemi lastnostmi, ki jih prekrivajo. Na primer, elektroni so drobni delci snovi, ki nosijo negativen naboj. Njihovi antimateri dvojčki so drobni "pozitroni", ki nosijo pozitiven naboj. Združite elektron in proton (večji, pozitivno nabit delček snovi) in dobili boste preprost atom vodika. Združite protitatron pozitrona z "antiprotonom" in dobite antihidrogeno. Kadar se redna snov in antimaterija dotikata, se snovi in delci antimaterije medsebojno uničijo.
Trenutno se zdi, da je antimaterija popolna, antagonistična dvojčica materije in ena od velikih skrivnosti fizike je, zakaj je materija prevladala v vesolju, ko je antimaterija postala vesoljski igralec. Najdba neke razlike med obema bi lahko pomagala razložiti strukturo sodobnega vesolja.
Spremljanje Jagnjeta je bilo dobro mesto za iskanje takšnih razlik, je dejal Makoto Fujiwara, kanadski fizik delcev, povezan s CERN-om, in soavtor nove študije, objavljene 19. februarja v reviji Nature. Kvantni fiziki vedo za ta nenavaden kvantni učinek, poimenovan po fiziku univerze v Arizoni Willis Lamb, od leta 1947. Na prvi večji povojni konferenci ameriških fizikov je Lamb razkril, da nekaj nevidnega znotraj vodikovih atomov pritiska na njihove notranje delce, kar ustvarja večji razkorak med protonskim in orbitirajočim elektronom, kot je dovoljevala obstoječa jedrska teorija.
"Grobo rečeno, Lambsov premik je fizična manifestacija učinka" vakuuma, "je Fujiwara povedal Live Science. "Ko običajno razmišljaš o vakuumu, pomisliš na" nič ". Vendar je po teoriji kvantne fizike vakuum napolnjen s tako imenovanimi "virtualnimi delci", ki se nenehno rojevajo in uničujejo. "
To nenavadno žuborenje kratkih, na pol resničnih delcev resnično vpliva na okoliško vesolje. In znotraj vodikovih atomov ustvarja tlak, ki loči dva povezana delca. Nepričakovano odkritje je Lamb leta 1955 prejelo Nobelovo nagrado za fiziko.
Toda medtem ko fiziki že desetletja vemo, da je Lambsov premik spremenil vodik, niso imeli pojma, ali vpliva tudi na antihidrogen.
Fujiwara in njegovi soavtorji so to želeli izvedeti.
"Splošni cilj naših študij je ugotoviti, ali obstaja razlika med vodikom in antihidrogenom. Vnaprej ne vemo, kje se lahko pojavi takšna razlika," je Fujiwara povedal Live Science.
Za preučitev vprašanja so raziskovalci skrbno zbrali vzorce antihidrogena s pomočjo antimaterogenega laserskega fizikalnega aparata (ALPHA) pri poskusu antimaterije pri Evropski organizaciji za jedrske raziskave (CERN), velikanskem laboratoriju za jedrsko fiziko na celini. "ALPHA traja nekaj ur, da ustvari vzorec antihidrogena, ki je dovolj velik za delo," je dejal Fujiwara.
Snov suspendira v magnetnih poljih, ki odbijajo snov. Raziskovalci ALPHA so nato z lasersko svetlobo zadeli ujeti antihidroggen, da bi preučili, kako antimaterija posega v fotone, kar lahko razkrije skrite lastnosti majhnih anti-atomov.
Raziskovalci ALPHA so večkrat ponovili svoj eksperiment na različnih vzorcih antihidrogena v različnih pogojih in niso ugotovili razlike med premikom jagnjeta v vodiku in premikom jagnjeta v antihidrogenu, ki bi jih njihovi instrumenti lahko zaznali.
"Trenutno ni znane razlike med temeljnimi lastnostmi antihidrogena in navadnim vodikom," je dejal Fujiwara. "Če najdemo kakšno razliko, tudi najmanjšo količino, bi to povzročilo korenite spremembe v načinu razumevanja našega fizičnega vesolja."
Čeprav raziskovalci še niso našli razlik, je fizika vodika še vedno mlado področje. Fiziki do leta 2002 niso imeli niti enostavnih študijskih vzorcev, ALPHA pa ni začela rutinsko loviti vzorcev vodika do leta 2011.
To odkritje je "prvi korak", je dejal Fujiwara, toda še veliko je še preučevati, preden bodo fiziki resnično razumeli, kako se primerjata vodik in antihidroggen.
