私たちは物質でできた宇宙に住んでいます。物理学者たちは、なぜ物質がその反物質双子に取って代わったのかを知りたがっています。今週、CERNでのALPHAのコラボレーションは、謎を解明する一歩を踏み出しました。
2005年に設立された国際的な共同実験であるALPHAは、特別に設計された実験で反水素粒子を捕捉および測定するために設計されました。それは反物質探索の前身であるATHENAがやめたところを取り戻しつつある。水素は宇宙で最も一般的な元素であり、その構造は科学者に非常によく知られているため、反水素に焦点が当てられています。
各水素原子には、その核を周回する1つの電子があります。原子で光を発射すると電子が励起され、電子が核からさらに離れた軌道に飛び込んでから、その過程で緩和して静止している軌道に戻ります。この放出された光の周波数分布は既知です。それは正確に測定されており、物質でできた私たちの宇宙では、水素に特有のものです。
基本的な物理学では、水素の反物質双晶である反水素は、同じスペクトルを持つことで等しく認識できるはずであると規定しています。つまり、素粒子物理学について私たちが知っているすべてが正しい場合です。 ALPHAグループの主な目標は、反水素のスペクトルを捉えて測定することです。
ALPHAは、反水素の最初の適度な測定を行いました。 ALPHA装置では、反水素は、原子の磁場に影響を与える磁石の配置によってトラップされます。これらの反水素原子に向けられた特定の周波数に調整されたマイクロ波は、それらの磁気配向を反転させ、それらを解放します。解放された反水素は、水素が脱出するときに水素と出会い、2つが互いに消滅して、装置を囲む粒子検出器によく知られたパターンを残します。
装置は、マイクロ波放射がその内部状態を変更した後、反水素原子の電子ジャンプ軌道の証拠を捉えました。結果は、ALPHAのアプローチの有効性をさらに証明し、装置が設計された実験を正常に実行するのに十分な制御と感度を備えていることを示しています。将来、ALPHAは、レーザーを使用して反水素スペクトルを明らかにするために、マイクロ波測定の精度を向上させることに焦点を当てます。
反水素は自然界には存在しないため、刺激的な結果を得るのは困難でした。 ALPHA装置では、反陽子減速機で作られた反陽子と放射性源からの陽電子で作られています。そして、それは測定のために閉じ込められたままでいるのに十分低いエネルギーレベルを持っている必要があります。しかし、それは機能しており、初期宇宙の謎を理解するために必要な鍵を物理学者に与えるだけかもしれません。
出典：CERN
