Fisikawan membuat pengukuran akurat pertama tentang bagaimana cahaya berinteraksi dengan partikel antimateri, dan tidak menemukan perbedaan yang signifikan dalam perilakunya dibandingkan dengan materi biasa, yang sekali lagi membuat para ilmuwan bertanya-tanya mengapa alam semesta ada. Temuan mereka dipublikasikan di jurnal Nature.
“Ini adalah pengukuran spektroskopi nyata pertama dari sifat antimateri yang diperoleh dengan laser. Ketepatan ultra-tinggi dari pengukuran terbaru kami telah menjadi pencapaian besar bagi tim kami. Kami sudah berusaha mencapai target ini selama 30 tahun, dan akhirnya kami berhasil mewujudkan impian itu,”kata Jeffrey Hangst, perwakilan resmi kolaborasi ALPHA.
Menurut para ilmuwan saat ini, pada saat-saat pertama setelah Big Bang, materi dan antimateri dalam jumlah yang sama muncul. Pada saat yang sama, Model Standar Fisika mengatakan bahwa sifat-sifat partikel antimateri mencerminkan karakteristik kembar mereka, kecuali muatannya. Dengan kata lain, sifat kimia dan fisik atom antimateri dan materi harus identik.
Karena materi dan antimateri musnah saat tabrakan, selama kelahiran Semesta, partikel-partikelnya harus saling menghancurkan, menghilangkan semua cadangan materi dan antimateri dari alam semesta. Oleh karena itu, muncul pertanyaan - di mana antimateri "menghilang" dan mengapa Semesta ada.
Dipercaya bahwa salah satu alasan "asimetri materi" mungkin terletak pada adanya perbedaan kecil, tetapi cukup signifikan dalam struktur dan sifat partikel antimateri. Dalam beberapa tahun terakhir, fisikawan telah menemukan beberapa petunjuk bahwa perbedaan tersebut, misalnya, dalam massa proton dan antiproton, masih ada, tetapi perubahan persisnya terhambat oleh rendahnya akurasi instrumen dan skala mikroskopis dari asimetri ini.
Angst dan rekan-rekannya telah mencoba selama bertahun-tahun untuk menemukan petunjuk perbedaan sifat materi dan antimateri menggunakan perangkat ALPHA-2, perangkap khusus untuk positron dan antiproton, memaksa mereka untuk menggabungkan dan membentuk atom tunggal antimateri. Karena isolasi mutlak, atom antimateri dapat berada dalam perangkap ini selama beberapa hari tanpa membusuk atau punah.
Tim ALPHA telah lama mencoba mengukur spektrum atom antihidrogen, perbandingannya dengan data serupa untuk hidrogen akan menunjukkan apakah cahaya berinteraksi dengan cara yang sama dengan dua bentuk materi, dan apakah ada perbedaan terkecil dalam massa partikelnya.
Hasil pertama dari jenis ini diperoleh enam tahun dan dua tahun lalu, tetapi pengukuran ini tidak akurat karena tidak dilakukan secara langsung, tetapi secara tidak langsung, mengamati konsekuensi tabrakan partikel antimateri dan materi. Para ilmuwan dipaksa untuk bertindak seperti ini karena jumlah atom antihidrogen yang terlalu sedikit. Ini mencegah pencarian kemungkinan jejak "fisika baru" dan solusi dari misteri lenyapnya antimateri.
Video promosi:
Angst dan rekan-rekannya mampu memecahkan masalah ini dengan memodifikasi struktur perangkap sedemikian rupa sehingga memungkinkan mereka untuk menyinari antihidrogen dengan tujuh jenis sinar laser sekaligus. Dengan menggabungkan gambar yang diperoleh selama "penembakan" tersebut, para ilmuwan dapat meningkatkan akurasi pengukuran hingga 100 kali lipat dan mencapai tingkat kesalahan tidak melebihi dua bagian per triliun. Ini hanya tiga kali lipat kurang dari akurasi yang dicapai saat "menembakkan" hidrogen.
Seperti dalam dua kali terakhir, spektrum materi dan antimateri benar-benar bertepatan, yang menunjukkan bahwa mereka berinteraksi dengan cahaya dengan cara yang sama dan, mungkin, memiliki massa yang identik. Ditambah dengan pengukuran baru-baru ini tentang sifat antiproton lainnya, penemuan ini membuat para ilmuwan semakin bertanya-tanya di mana perbedaan antara materi dan antimateri "bersembunyi".
Jawaban pertama atas pertanyaan-pertanyaan ini, seperti yang diharapkan Angst dan rekan-rekannya, akan segera diterima, ketika ALPHA-2 dimodernisasi dan diperluas, yang akan meningkatkan akurasi pengukuran spektrum beberapa kali lipat dan mendekati pemecahan misteri keberadaan Alam Semesta.
