“Visi mūsu novērojumi atrod pilnīgu simetriju starp matēriju un antimatēriju, tāpēc mūsu Visumam nevajadzēja pastāvēt,” saka Kristians Smorra no BASE sadarbības CERN pētījumu centrā. “Kaut kur jābūt asimetrijai, bet mēs vienkārši nesaprotam, kur tieši. Kas sagrauj simetriju, kāds ir avots?"
Meklēšana turpinās. Līdz šim starp protoniem un antiprotoniem nav atrasta atšķirība, un tas varētu izskaidrot matērijas esamību mūsu Visumā. Tomēr fiziķi sadarbībā ar BASE CERN pētījumu centrā ir spējuši izmērīt antiprotonu magnētisko spēku ar vēl nebijušu precizitāti. Tomēr šie dati nesniedza nekādu informāciju par to, kā matērija veidojās agrīnajā Visumā, jo daļiņām un antidaļiņām vajadzēja pilnībā iznīcināt viens otru.
Jaunākie BASE mērījumi parādīja pilnīgu protonu un antiprotonu identitāti, vēlreiz apstiprinot daļiņu fizikas standarta modeli. Zinātnieki visā pasaulē izmanto dažādas metodes, lai atrastu vismaz dažas jebkura mēroga atšķirības. Matērijas un antimateriāla nelīdzsvarotība ir viena no karstākajām diskusiju tēmām mūsdienu fizikā.
Daudznacionālā BASE sadarbība CERN pulcē zinātniekus no universitātēm un institūtiem visā pasaulē. Viņi ar lielu precizitāti salīdzina protonu un antiprotonu magnētiskās īpašības. Magnētiskais moments ir svarīga daļiņu sastāvdaļa, un to var aptuveni attēlot kā miniatūra stieņa magnēta ekvivalentu. Tā saucamais g-faktors mēra magnētiskā lauka stiprumu.
“Lielais jautājums ir par to, vai antiprotonam ir tāds pats magnētisms kā protonam,” skaidro grupas BASE pārstāvis Stepans Ulmers. "Šeit ir mīkla, kas mums jāatrisina."
BASE sadarbībā tika prezentēti augstas precizitātes antiprotona g-faktora mērījumi jau 2017. gada janvārī, taču pašreizējie mērījumi ir daudz precīzāki. Pašreizējais augstas precizitātes mērījums ir noteicis g koeficientu līdz deviņiem zīmīgiem cipariem. Tas ir līdzvērtīgs zemes apkārtmēra mērīšanai līdz tuvākajiem četriem centimetriem. Vērtība 2.7928473441 (42) ir 350 reizes precīzāka nekā janvārī publicētie rezultāti.
“Šo pārsteidzošo precizitātes pieaugumu tik īsā laika posmā ļauj veikt pilnīgi jauni paņēmieni,” saka Ulmers. Zinātnieki vispirms paņēma divus antiprotonus un analizēja tos, izmantojot divus Penning slazdus.
Antiprotoni tiek mākslīgi radīti CERN, un zinātnieki tos glabā ieslodzījumā eksperimentā. Pašreizējā eksperimenta antiprotoni tika izolēti 2015. gadā un tika mērīti no 2016. gada augusta līdz decembrim. Faktiski tas ir visu laiku garākais antimatērijas saglabāšanas periods. Antiprotoni 405 dienas pavadīja vakuumā, kurā bija desmit reizes mazāk daļiņu nekā starpzvaigžņu telpā. Kopumā tika izmantoti 16 antiprotoni, atdzesēti līdz gandrīz absolūtajam nullei.
Reklāmas video:
Izmērītais antiprotona g-koeficients tika salīdzināts ar protona g-koeficientu, kurš tika mērīts ar neticamu precizitāti 2014. gadā. Galu galā atšķirība netika atrasta. Tas apstiprina CPT simetriju, saskaņā ar kuru Visumam ir fundamentāla simetrija starp daļiņām un antidaļiņām.
Tagad BASE zinātniekiem būs jāizstrādā un jāievieš metodes vēl precīzākai protona un antiprotona īpašību mērīšanai, lai rastu atbildi uz visiem interesējošo jautājumu.