Научници у САД су месецима изоловали појединачни позитрон у суперохлађеном вакууму. Подухват отвара врата за најпрецизнија тестирања основних закона физике и расветљавање мистерије недостатка антиматерије у свемиру. Према важећим теоријама, настанак свемира требало је да произведе једнаке количине материје и антиматерије. За сваку честицу требало би да постоји античестица са истом масом, али супротним набојем, а нестанак антиматерије једна је од највећих нерешених загонетки у физици.
Главна тешкоћа у проучавању антиматерије јесте чињеница да се честица и античестица међусобно поништавају чим дођу у контакт, претварајући се у бљесак енергије. Физичари са Универзитета Нортвестерн конструисали су специјалну криогену суперпроводљиву вакуумску замку. У уређају су месецима сачували само један позитрон, који представља антиматеријски еквивалент свуда присутног електрона. Истраживање је захтевало изолацију честице од ма каквог додира са обичном материјом, што је до сада било изузетно тешко извести на дужи временски период. „Највећи изазов био је натерати позитрон избачен из језгра у радиоактивном распаду са веома високом енергијом да успори довољно да бисмо га ухватили у нашу замку”, рекао је Џералд Габријелс, главни аутор студије.
Тим који је предводио Том Мајерс користио је радиоактивни изотоп натријума као извор који избацује позитроне брзином која достиже осамдесет осам процената брзине светлости. Да би успорили екстремно брзу честицу, научници су је пропустили кроз појединачни кристал волфрама. Иако се већина позитрона поништи у контакту са електронима кристала, мали број преостане и изађе знатно успорен стварајући притом нестабилан спој са електроном који се назива позитронијум. Спој пролази кроз минијатурни отвор ширине 640 микрометара право у Пенингову замку, где електрично поље одваја електрон и оставља позитрон заробљен. Помоћу пажљиво усклађених електричних и магнетских поља честица се одржава у левитацији на температури од 300 миликелвина, што је делић степена изнад апсолутне нуле. У оваквим условима истраживачи су могли не само да чувају позитрон месецима, већ и да прецизно контролишу и мере његово понашање на квантном нивоу.
Главни циљ сложеног подухвата јесте тестирање фундаменталног принципа физике познатог као CPТ инваријантност или теорема, која тврди да су сви закони физике потпуно исти ако истовремено применимо три специфичне симетрије – C (конјугацуја набојa), P (парност) и T (oбртање времена). Према том принципу, честице и антиматеријски парњаци морали би да имају о потпуно идентична својства, при чему једино предзнак набоја треба да се разликује. На пример, електрон и позитрон би требало да имају исти магнетски моменат, али са супротним предзнаком.
Научници су раније измерили магнетски моменат електрона запањујућом прецизношћу. Захваљујући новој технологији изолације, Габријелс и сарадници се надају да ће ускоро моћи да изведу идентично мерење и антиматеријског близанца. Очекује се да ће први резултати изузетно захтевних мерења бити објављени почетком следеће године. „Ако магнитуде буду исте, то ће бити најпрецизнија потврда CPТ инваријантности Стандардног модела, који представља најосновнији математички опис физичке стварности. То би могло додатно продубити мистерију како Стандардни модел може да омогућује тако прецизна предвиђања онога што меримо, а да истовремено буде неусаглашен са основним карактеристикама свемира”, објаснио је Габријелс.
(РТС)
