最高の科学、つまり人間を捕らえ、強要する質問は、謎に包まれています。これが事実であった場合、2つのタイプの粒子は互いに消滅し、宇宙にエネルギーが浸透したままになります。
私たちの存在が証明しているように、それは起こりませんでした。実際、自然は反物質よりも100億分の1の優先事項を持っているようです。これは現代物理学における最大の謎の1つです。
しかし、大型ハドロン衝突型加速器は、この魅惑的な謎を解決するために、文字通り問題を限界まで押し進めています。今週、CERNは反水素原子のビームを作成し、科学者がこのとらえどころのない反物質の正確な測定を初めて行えるようにしました。
反粒子は、電荷の符号を除いて物質粒子と同じです。したがって、水素は負に帯電した電子によって軌道運動する正に帯電した陽子で構成されますが、反水素は正に帯電した反電子または陽電子によって軌道運動する負に帯電した反陽子で構成されます
原始反物質は宇宙で観測されたことはありませんが、陽電子と低エネルギー反陽子を混合することにより、粒子加速器で反水素を生成することが可能です。
2010年に、ALPHAチームは初めて反水素の原子を捕獲して保持しました。これで、チームは反水素粒子のビームの作成に成功しました。今週ネイチャーコミュニケーションズで発表された論文で、ALPHAチームは、生産から2.7メートル下流の80個の反水素原子の検出について報告しています。
ALPHAの広報担当者、ジェフリーハンストはプレスリリースで、「これは、私たちがある程度正確に反水素を研究できたのは初めてです」と述べました。 「私たちは、ALPHAのトラッピングテクニックが将来的にそのような多くの洞察をもたらすことになると楽観しています。」
重要な課題の1つは、反水素を通常の物質から遠ざけることで、2つが互いに消滅しないようにします。そうするために、ほとんどの実験では、磁場を使用して、反水素原子を研究するのに十分な長さでトラップします。
ただし、強力な磁場は反水素原子の分光特性を低下させるため、ALPHAチームは、反水素原子を強磁場から遠く離れた、研究可能な領域に転送するための革新的なセットアップを開発する必要がありました。
反水素の電荷を測定するために、ALPHAチームは電場の存在下でトラップから放出された反水素原子の軌跡を調査しました。反水素原子に電荷がある場合、電界はそれらを偏向させ、一方、中性原子は偏向されません。
386の記録されたイベントに基づく結果は、-1.3 x 10での反水素電荷の値を示します-8。言い換えれば、その料金はゼロから8の小数点以下の桁数に対応しています。この結果は驚くに値しませんが、水素原子は電気的に中性であるため、アンチ原子の電荷がこのような高精度で測定されたのは初めてです。
将来、物質と反物質の間に検出可能な違いがあれば、現代物理学の最大の謎の1つを解決し、科学の新しい領域への窓を開くことができます。
この論文はNature Communicationsに掲載されました。
