泡立つ騒々しい真空が量子空間を満たし、宇宙のすべての水素原子の形状を歪めます。そして今、私たちはそれが水素の奇妙な世界の反物質双子、つまり反水素を歪めることも知っています。
反物質はほとんど理解されていない物質であり、私たちの宇宙ではまれであり、物質をほぼ完全に模倣しますが、すべての特性が反転します。たとえば、電子は負の電荷を運ぶ小さな物質の粒子です。彼らの反物質双子は正の電荷を運ぶ小さな「陽電子」です。電子と陽子（より大きく、正に帯電した物質粒子）を組み合わせると、単純な水素原子が得られます。反物質陽電子と「反陽子」を組み合わせると、反水素が得られます。通常の物質と反物質が接触すると、物質と反物質の粒子が互いに消滅します。
現在、アンチマターは物質の完全で敵対的な双子のようであり、物理学の大きな謎の1つは、アンチマターが宇宙で少しプレーヤーになったときに物質が空間を支配するようになった理由です。 2つの違いを見つけることは、現代の宇宙の構造を説明するのに役立ちます。
ラムシフトはこの種の違いを探すのに良い場所だとCERNに所属し、新しい研究の共著者であるカナダの素粒子物理学者である藤原誠は2月19日にNature誌に発表したと語った。量子物理学者はこの奇妙な量子効果について知っていて、1947年以来、アリゾナ大学の物理学者ウィリスラムにちなんで名付けられました。既存の核理論が許容するよりも陽子と軌道電子の間。
「大まかに言えば、ラムシフトは「真空」の効果の物理的な現れです」と藤原氏はLive Scienceに語った。 「あなたがいつも掃除機について考えるとき、あなたは「何もない」と考えます。しかし、量子物理学の理論によれば、真空はいわゆる「仮想粒子」で満たされ、それは常に生まれて破壊されています。」
短い、半分本物の粒子のその奇妙な泡立ちは、周囲の宇宙に本当の影響を与えます。そして、水素原子の内部では、2つのリンクされた粒子を分離する圧力が発生します。予想外の発見により、ラムは1955年のノーベル物理学賞を受賞しました。
しかし、物理学者たちはラムシフトが水素を変化させることを数十年前から知っていたが、それが反水素に影響を与えるかどうかわからなかった。
藤原と彼の共著者は知りたかった。
「私たちの研究の全体的な目標は、水素と反水素の間に何か違いがあるかどうかを確認することであり、そのような違いがどこに現れるかは事前にわかりません」と藤原氏はLive Scienceに語った。
問題を研究するために、研究者たちは、大陸の巨大核物理研究所である欧州核研究機関（CERN）の反水素レーザー物理学装置（ALPHA）反物質実験を使用して、反水素のサンプルを入念に収集しました。藤原氏によると、ALPHAは、使用するのに十分な大きさの反水素サンプルを生成するのに数時間かかります。
物質をはじく磁場に物質を浮遊させます。次に、ALPHAの研究者は、トラップされた反水素にレーザー光を当てて、反物質が光子とどのように相互作用するかを調べます。これにより、小さな反原子の隠された特性が明らかになります。
ALPHAの研究者たちは、さまざまな条件下でさまざまな反水素サンプルについて彼らの実験を数十回繰り返しましたが、水素のラムシフトと反水素のラムシフトの違いは、機器で検出できませんでした。
「現在、反水素と通常の水素の基本的な特性の間に既知の違いはない」と藤原は言った。 「少しでも差があったとしても、それは私たちの物理的宇宙を理解する方法に根本的な変化を強いるでしょう。」
研究者たちはまだ違いを発見していませんが、反水素物理学はまだ若い分野です。物理学者は2002年までは簡単に研究できる原料のサンプルすらありませんでした。ALPHAは2011年まで定期的に水素サンプルのトラップを開始していませんでした。
この発見は「最初のステップ」であると藤原氏は語ったが、物理学者が水素と反水素の比較を本当に理解するまでには、まだ研究すべきことがまだたくさんあります。
