yle.fi-etusivu

Uusi metodi kehitetty antimaterian tutkimiseen

Cernissä tutkitaan antimaterian ominaisuuksia ja verrataan näitä materian ominaisuuksiin.

tiede
Havainnollistamiskuva gravitaatiosta ja antigravitaatioasta.
Fyysikoita on pitkään mietityttänyt, kuinka antimateria käyttäytyy Maan aiheuttamassa gravitaatiokentässä. Cernissä toimiva tutkimusryhmä on nyt löytänyt keinon tutkia kokeellisesti asiaa.Yle Uutisgrafiikka

Euroopan hiukkastutkimuskeskuksessa Cernissä on kehitetty uusi keino antimaterian tutkimiseksi. Tänään Nature Communications -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa kerrotaan, miten niin kutsutussa ALPHA-kokeessa on onnistuttu tutkimaan antivetyatomia vapaassa pudotuksessa maapallon painovoimakentässä. Kokeen tarkoituksena on selvittää, onko materian ja antimaterian välillä samanlainen gravitaatiovuorovaikutus kuin materian ja materian välillä.

Tämän hetken teorioiden mukaan materian ja antimaterian ominaisuuksien pitäisi olla samat. Tällä perusteella kumpaakin on pitänyt syntyä alkuräjähdyksessä yhtä paljon. Ongelmaksi muodostuu se, että antimateriaa ei löydy mistään. Tämä voisi viitata siihen, että materia ja antimateria eroaisivat jollain tavalla toisistaan. Tätä ongelmaa selvitetään Cernissä.

Raskaan ja hitaan massan täydellistä vastaavuutta kutsutaan heikoksi ekvivalenssiperiaatteeksi. Eli jos massaa käytetään mittana hiukkasen kyvystä vastustaa liikkeen muutosta tai mittana painovoiman vaikutuksesta, saadaan molemmissa tapauksissa massalle sama arvo. Suhdeluku on mitattu hyvin tarkasti tavalliselle materiaalille, jonka suhdeluku on 1.

- Jos antimateria käyttäytyy samalla tavalla kuin materia, myös sen suhdeluvun pitäisi olla 1, ALPHA-kokeessa mukana oleva suomalaisfyysikko Petteri Pusa selventää.

Nyt kansainvälinen tutkimusryhmä on saanut rajattua suhteen -65 ja 75 välille. Miinus-merkkinen luku tarkoittaa antigravitaatiota. Pusa uskoo, että tulevaisuudessa gravitaatiotutkimuksessa päästään paljon tarkempaan lukuun.

Antihiukkaset karkaavat tutkijoilta

Gravitaatiokoetta varten tarvitaan neutraaleja antiatomeja. Kokeen tekeminen muilla kuin neutraaleilla hiukkasilla ei ole mahdollista voimakkaan elektromagneettisen vuorovaikutuksen vuoksi. Neutraalit hiukkaset sen sijaan reagoivat pelkästään painovoimaan. Nyt Cernissä on onnistuttu tuottamaan ja vangittua neutraaleja antihiukkasia.

Antiaineen valmistaminen on monisyinen prosessi, jonka onnistumisesta ei ole aina takeita. Valmistaminen aloitetaan jäähdyttämällä noin 30 000 antiprotonia ja noin 2 miljoonaa positronia. Yhdistämällä nämä saadaan noin 6 000 neutraalia antivetyatomia. Näistä antiatomeista saadaan vangittua magneettikenttään keskimäärin alle yksi.

- Sitä voi verrata siihen, että laitetaan pesuvati maahan ja pudotetaan sinne tennispallo 200 metrissä ja toivotaan, että se pysyy pesuvadissa, Pusa kuvailee.

Tällä menetelmällä on kuitenkin onnistuttu vangitsemaan yli 400 antiatomia.

Cernissä on tällä hetkellä huoltokatko, jonka pitäisi päättyä vuoden kuluttua. Sillä aikaa ALPHA-kokeen laitteistoa parannellaan. Pusa pitää todennäköisenä, että kokeita päästään jatkamaan uudistetulla laitteistolla vuoden 2014 lopulla.

Yle.fi-etusivulla juuri nyt:

Tähtitiede

Aurinkokunnassamme käväisi punertava kummajainen kaukaa tähtien välistä

Lastenlääkärit

Ujo nuorukainen ajautui vahingossa lääkikseen – nyt hän on palkittu lastenlääkäri, jolla on ainutlaatuinen kyky voittaa pienten potilaiden luottamus

NHL

Koditon taiteilija myi teoksiaan kadulla, nyt hän maalaa muotokuvia NHL-seuran kunniagalleriaan – "Inspiraatio mielenterveysongelmien ja köyhyyden kanssa painiville"

Musiikki

Miksi lisäkeikoista ei hiiskuta ennen kuin varsinainen keikka on myyty loppuun? Cheekin keikkamyyjä kertoo, miten päätökset tehdään