Onko puolet maailmankaikkeudesta kadonnut? Hiukkastutkimuskeskus Cern mittasi antimateriaa uudella tavalla

Cernin tutkimusryhmä haastaa myös hiukkasfysiikan niin sanotun standardimallin, joka selittää hiukkasia ja niiden vuorovaikutuksia.

hiukkasfysiikka
Atomiloukku
ALPHA - kokeen atomiloukkua ympäröi herkkä hiukkasilmaisin, joka pystyy 'näkemään' antivetyatomien annihilaatiot tavallisen materian kanssa. Antivetyatomit tuotetaan tämän ilmaisimen sisällä. Ne ovat suurtyhjiössä ja niiden lämpötila on olle 0.5K. Vertailun vuoksi avaruuden taustalampötila on vajaa 3K. CERN

Sveitsissä toimiva Euroopan hiukkastutkimuskeskus Cern ilmoittaa onnistuneensa ensimmäistä kertaa tekemään spektroskooppisen mittauksen antimateriasta. Tuloksesta kerrotaan arvostetussa Nature-tiedelehdessä (siirryt toiseen palveluun).

Tutkimukseen osallistui kaksi Britanniassa työskentelevää suomalaista, Petteri Pusa Liverpoolin yliopistosta ja Stefan Eriksson Swansean yliopistosta.

Cernin kokeessa antimateriavetyatomia viritettiin lasevalolla ja tutkittiin atomin reagointia. Antimaterian viritystilan purkautuessa siitä irtoaa valokvantti. Tapahtuma tuottaa valoa, joka tosin on ihmissilmälle näkymätöntä, koska se tapahtuu ultraviolettialueella.

Petteri Pusan mukaan mittauksessa havaittiin antivedyn käyttytyvän ainakin miljardisosan tarkkuudella samoin kuin tavallinen vety.

Vedyn tapauksessa valo syntyy, kun sen elektroni hyppii radalta toiselle. Tarkkaan ottaen tutkijat ovat mitanneet antivedyn positronin ensimmäistä hyppäystä radalta toiselle.

Tutkimuksessa käytettiin vetyatomia, koska se on atomeista yksinkertaisin ja hyvin tunnettu.

Puolet maailmankaikkeudesta kadonnut?

Tutkimuksessa etsitään viitteitä siitä, miksi antimateria näyttäisi kadonneen maailmankaikkeudesta. Yleinen käsitys on ollut, että alkuräjähdyksessä syntyi kuta kuinkin yhtä paljon materiaa ja antimateriaa.

– Me emme ainakaan havaitse sitä, sanoo Pusa Ylen puhelinhaastattelussa.

Onko se kadonnut kokonaan vai vain isolta osin?

– Sitä me emme tiedä, mutta se näyttäisi kadonneen, sanotaan näin, Pusa toteaa.

Pusan mukaan näkisimme jälkiä, jos materia ja antimateria kohtaisivat esimerkiksi, kun antimateria-atomeita osuisi ilmakehään. Tällaista ei kuitenkaan ole havaittu.

Antimateriahiukkasia tosin syntyy edelleen esimerkiksi korkeaenergisissä törmäyksissä.

Standardimallista ei löydy selitystä

Tutkimus on tärkeä myös siksi, että se kyseenalaistaa fysiikan niin sanotun standardimallin, joka selittää hiukkaisia ja niiden vuorovaikutusta.

Nykykäsityksen mukaan antimateriavetyatomi on täydellinen peilikuva vetyatomista. Jos peilikuva ei olekaan täydellinen - kuten standardimalli edellyttää - voi se kieliä antimaterian katoamisesta.

Pusa kuvaa asiaa esimerkillä:

– Jos katsot itseäsi peilistä, näet kuvan, jonka pitäisi muistuttaa sinua täydellisesti. Nyt tutkimme tavallaan sitä, puuttuuko sinulta korva tai nenä tai jotain.

Tutkimusta koskevassa tiedotteessa todetaan saavutuksen kertovan teknologisesta kehityksestä, joka on käynnistänyt uuden aikakauden antimaterian tutkimuksessa.