Fizikçiler tek bir antimadde parçacığını aylarca hapsetti

Northwestern Üniversitesi'ndeki fizikçiler, elektronun antimadde karşılığı olan tek bir pozitronu yakaladı ve bir Penning tuzağı içinde kuantum temel durumuna kadar soğuttu. Ekip, cihaza "tek pozitronlu kuantum siklotronu" adını veriyor ve parçacık aylarca hapis kaldı. Gerald Gabrielse liderliğindeki çalışma, 21 Ekim Çarşamba günü Physical Review Letters'da rapor edildi. Araştırmacılar cihazı, pozitronun manyetik momentini ölçmek ve elektronunkiyle karşılaştırmak için kullanmak istiyor. Bu karşılaştırma, Standart Model'in temel bir simetrisini test edecektir.phys.org+2

Duvarlar olmadan antimadde yakalamak

Pozitronlar, onları 546 kilo-elektron-volt'a kadar enerjilerle yayan radyoaktif sodyum-22'den geliyor. Tuzak, 10 mertebeden daha düşük bir termal enerjiye karşılık gelen 300 milikelvin sıcaklıkta tutuluyor. Pozitronlar önce bir tungsten moderatöründe yavaşlatılıyor. Bazıları daha sonra bir elektron alarak elektriksel olarak nötr pozitronyum oluşturuyor ve bu da 625 mikrometrelik bir açıklıktan geçerek tuzağın neredeyse kapalı mikrodalga boşluğuna girebiliyor. İçeride, tuzağın elektrik alanı elektronu çekip alıyor ve pozitron geride kalıyor. Tek bir pozitronun yüklenmesi şu anda 8 ila 11 saat sürüyor.physics.aps.org

Gabrielse, Scientific American'a verdiği demeçte, "Antimaddeyi tutmak istiyorsanız, onu duvarları olmayan bir kapta tutmalısınız" dedi. Ekip ayrıca ayarlanmış mikrodalgalarla hassas miktarlarda enerji ekleyebildiklerini ve pozitronun bireysel kuantum sıçramalarını tespit edebildiklerini gösterdi. Doktora öğrencisi Thomas Myers, makalenin ilk yazarıdır.scientificamerican.com+1

Standart Model için bir ayna testi

Gabrielse'nin grubu, elektronun manyetik momentini 10 trilyonda bir hassasiyetle ölçmek için zaten bir tek elektronlu kuantum siklotronu kullanmıştı. Pozitron ölçümü ise geride kalmıştı. En iyi elektron-pozitron karşılaştırması hala iki g-faktörünün 2.1 trilyonda bir hassasiyetle eşit olduğunu bulan 1987 tarihli bir deneyden geliyor. ETH Zürih fizikçisi Paolo Crivelli, yeni cihazın pozitron için 30 katlık bir hassasiyet artışına giden bir yol açtığını yazdı.phys.org+1

CPT simetrisi altında, bir parçacık ve onun antiparçacığı, büyüklük olarak eşit ve işaret olarak zıt manyetik momentlere sahip olmalıdır. Crivelli, doğrulanmış bir farkın "göreli kuantum alan teorisinin temellerine meydan okuyacağını" yazdı. Bu aynı zamanda evrenin neden antimaddeden çok daha fazla madde içerdiğini açıklamaya da yardımcı olabilir. Çalışmada yer almayan Fermilab teorisyeni Roni Harnik, bunu "temel bir simetriyi test etmemizi sağlayacak heyecan verici bir gelişme" olarak nitelendirdi.physics.aps.org+1

Gabrielse, "Mevcut teoriler iki ölçüm arasında hiçbir fark olmayacağını öne sürüyor" dedi. "Eğer eşit olmadıkları ortaya çıkarsa, bu son yüzyıldaki en büyük fizik keşfi olur".phys.org