Fyzici udrželi jedinou částici antihmoty po dobu několika měsíců

Fyzici z Northwestern University zachytili jediný pozitron, antihmotový protějšek elektronu, a ochladili jej na kvantový základní stav uvnitř Penningovy pasti. Tým zařízení nazývá "jednopozitronový kvantový cyklotron" a částice v něm zůstala uvězněna po dobu několika měsíců. Studie, kterou vedl Gerald Gabrielse, byla publikována ve středu 21. října v časopise Physical Review Letters. Vědci chtějí zařízení využít k měření magnetického momentu pozitronu a jeho porovnání s elektronem. Toto srovnání by otestovalo základní symetrii Standardního modelu.phys.org+2

Chytání antihmoty bez stěn

Pozitrony pocházejí z radioaktivního sodíku-22, který je emituje s energií až 546 kilo-elektronvoltů. Past je udržována při teplotě 300 milikelvinů, což odpovídá tepelné energii o více než 10 řádů nižší. Pozitrony jsou nejprve zpomaleny ve wolframovém moderátoru. Některé poté zachytí elektron a vytvoří elektricky neutrální pozitronium, které může projít otvorem o průměru 625 mikrometrů do téměř uzavřené mikrovlnné dutiny pasti. Uvnitř elektrické pole pasti odtrhne elektron a pozitron zůstane uvězněn. Naplnění jedním pozitronem v současnosti trvá 8 až 11 hodin.physics.aps.org

"Pokud chcete udržet antihmotu, musíte ji držet v nádobě bez stěn," řekl Gabrielse pro Scientific American. Tým také ukázal, že dokáže dodávat přesné množství energie pomocí vyladěných mikrovln a detekovat jednotlivé kvantové skoky pozitronu. Thomas Myers, doktorand, je hlavním autorem článku.scientificamerican.com+1

Zrcadlový test pro Standardní model

Gabrielseho skupina již dříve použila jednoelektronový kvantový cyklotron k měření magnetického momentu elektronu s přesností na zhruba jednu desetinu biliontiny. Měření pozitronu zaostávalo. Nejlepší srovnání elektronu a pozitronu stále pochází z experimentu z roku 1987, který zjistil, že oba g-faktory jsou shodné s přesností na 2,1 biliontiny. Fyzik Paolo Crivelli z ETH Zurich napsal, že nové zařízení otevírá cestu k 30násobnému zvýšení přesnosti měření pozitronu.phys.org+1

Podle CPT symetrie by částice a její antičástice měly mít magnetické momenty stejné velikosti a opačného znaménka. Potvrzený rozdíl "by zpochybnil samotné základy" relativistické kvantové teorie pole, napsal Crivelli. Mohlo by to také pomoci vysvětlit, proč vesmír obsahuje mnohem více hmoty než antihmoty. Teoretik z Fermilabu Roni Harnik, který se na práci nepodílel, ji označil za "vzrušující vývoj, který nám umožní otestovat základní symetrii".physics.aps.org+1

"Současné teorie naznačují, že mezi oběma měřeními nebude žádný rozdíl," řekl Gabrielse. "Pokud by se ukázalo, že si nejsou rovny, byl by to největší objev ve fyzice za poslední století".phys.org