Meskipun ini adalah data awal, para ilmuwan percaya bahwa pengukuran berulang akan mengkonfirmasi temuan awal mereka.
Fisikawan dari proyek ALPHA, yang berbasis di CERN, mempresentasikan data pertama tentang pengukuran struktur halus spektrum partikel antimateri, yang darinya seseorang dapat menarik kesimpulan tentang struktur tingkat energi kuantumnya. Dalam hal ini, ternyata mirip dengan materi biasa, tulis para ilmuwan dalam sebuah artikel yang diterbitkan oleh jurnal ilmiah Nature.
“Penemuan setiap ketidaksesuaian dalam sifat materi dan antimateri akan benar-benar mengguncang fondasi Model Standar. Pengukuran ini membantu kami mewujudkan impian lama kami dan mempelajari beberapa aspek interaksi antimateri dengan ruang di sekitarnya, termasuk mengukur pergeseran tingkat energi yang lebih rendah, - kata hasil penelitian, perwakilan resmi proyek ALPHA Jeffrey Hangst.
Ahli kosmologi berpendapat bahwa di alam semesta pada saat-saat pertama kehidupannya, materi dan antimateri kira-kira sama. Semua sifat kimia dan fisika partikelnya, kecuali muatannya, harus sama - kecuali, tentu saja, Model Standar tidak lengkap atau keliru (teori ini menjelaskan sebagian besar interaksi semua partikel elementer yang dikenal sains saat ini).
Namun, ini bertentangan dengan keberadaan realitas, karena semua partikel materi dan antimateri harus saling menghancurkan, bertabrakan dan saling memusnahkan pada saat-saat pertama setelah Big Bang. Oleh karena itu, para ilmuwan telah berdebat selama beberapa dekade dan bertanya-tanya mengapa praktis tidak ada antimateri di alam semesta yang dapat diamati.
Banyak fisikawan percaya bahwa jawaban teka-teki ini terletak pada perbedaan sekecil apa pun dalam sifat, perilaku, dan struktur partikel antimateri dan materi. Para ilmuwan baru-baru ini menemukan banyak petunjuk bahwa perbedaan tersebut mungkin ada, misalnya, pada massa proton dan antiproton. Namun, fisikawan belum memastikan satupun dari mereka.
Hangst dan rekan-rekannya telah mencoba untuk menemukannya selama bertahun-tahun menggunakan instrumen ALPHA-2, perangkap magnet khusus untuk positron dan antiproton yang memaksa mereka untuk menggabungkan dan membentuk atom antimateri tunggal. Pengukuran pertama semacam ini, yang dilakukan para ilmuwan pada 2012, 2016, dan 2018, menunjukkan bahwa tidak ada perbedaan cara cahaya menggairahkan elektron dan positron dalam atom antimateri dan materi.
Video promosi:
Rahasia antimateri
Dalam rangkaian percobaan baru, ilmuwan CERN telah mengukur apa yang disebut pergeseran Domba untuk antimateri untuk pertama kalinya. Inilah yang oleh para ilmuwan disebut perbedaan kecil di mana dua tingkat energi spesifik di dalam atom, 2s dan 2p, berada. Menurut teori, posisi mereka seharusnya sama, tetapi kenyataannya tidak demikian - mereka ternyata bergeser relatif satu sama lain.
Adanya celah ini disebabkan oleh fakta bahwa partikel materi dan antimateri secara konstan berinteraksi pada level kuantum dengan pasangan partikel virtual dan antipartikel, yang terus menerus lahir dan menghilang dalam kehampaan vakum. Jejak ini dapat dilihat dalam apa yang disebut "struktur halus" atom, sekumpulan pita sempit dalam spektrum di mana tingkat energi yang diprediksi secara teoritis terpecah.
Proyek ALPHA pertama-tama mempelajari struktur rangkaian garis ini dengan melewatkan 90.000 atom antihidrogen melalui medan magnet yang kuat, kemudian menyinari mereka dengan laser ultraviolet dan mengamati bagaimana spektrumnya berubah sebagai hasilnya. Para ilmuwan menggunakan data ini untuk menghitung pergeseran Domba antimateri dan membandingkannya dengan parameter serupa untuk hidrogen.
Secara umum, nilai yang diperoleh bertepatan dengan pengukuran untuk materi biasa dan dengan hasil perhitungan teoritis, yang memperhitungkan efek kuantum. Seperti yang ditekankan oleh Hangst, data ini masih pendahuluan, tetapi sekarang kita dapat mengatakan bahwa pengukuran struktur konstan tidak dapat menyimpang dari prediksi teori lebih dari 2%, dan pergeseran Lamb lebih dari 11%.
Dalam waktu dekat, anggota ALPHA berencana untuk melakukan pengukuran yang lebih akurat dengan mendinginkan atom antihidrogen hingga suhu mendekati nol absolut. Pengamatan ini, para ilmuwan berharap, pada akhirnya akan mengkonfirmasi bahwa nilai pergeseran Anak Domba untuk materi dan antimateri adalah sama, dan bahwa mereka akan membantu fisikawan secara akurat mengukur jari-jari antiproton.
