Dokładne pomiary protonu i antyprotonu

| Astronomia/fizyka
CERN

Uczeni z Harvard University wykonali niezwykle dokładne pomiary pola magnetycznego pojedynczej cząstki materii i antymaterii. Pomogą one lepiej zrozumieć naturę otaczającego nas wszechświata. Zespół profesora Geralda Gabrielse złapał w pułapki pojedyncze protony i antyprotony. Uczeni zmierzyli nastepnie oscylacje każdej z cząstek, dzięki czemu z niespotykaną dotychczas precyzją określili ich właściwości magnetyczne. W przypadku protonu dokładność pomiaru wzrosła 1000-krotnie, a w przypadku antyprotonu zwiększono ją o 680 razy w porównaniu z dotychczasowymi pomiarami.

Profesor Gabrielse twierdzi, że tego typu badania dadzą pewnego dnia odpowiedź na pytanie, dlaczego istniejemy. Jedną z największych zagadek fizyki jest dlaczego wszechświat powstał z materii - mówi Gabrielese. Obecnie obowiązujące teorie mówią, że podczas Wielkiego Wybuchu powstała równa ilość materii i antymaterii. Gdy spotykają się one ze sobą, dochodzi do anihilacji. Dlaczego cała materia nie zetknęła się z antymaterią i nie zaszła anihilacja obu? Mamy wokół pełno materii, przy braku antymaterii i nie wiemy, dlaczego tak się dzieje - stwierdził uczony.

Najnowsze badania pozwolą m.in. sprawdzić, czy prawdziwa jest teoria symetrii CPT. Pomyśleliśmy sobie: stwórzmy prosty system, pojedynczy proton i pojedynczy antyproton, i porównajmy ich przewidywany związek, sprawdzając w ten sposób, czy teorie są prawdziwe. Czegokolwiek byśmy się nie dowiedzieli, rzuci to nieco światła na tajemnice wszechświata - opowiada Gabrielse.

Stosunkowo łatwo jest złapać pojedyncze protony, jednak antyprotony powstają tylko podczas wysokoenergetycznych zderzeń, np. w akceleratorach cząstek. W ubiegłym roku opublikowaliśmy raport, w którym dowiedliśmy, że możemy zmierzyć właściwości protonu ze znacznie większą dokładnością niż dotychczas. Gdy już to zrobiliśmy, musieliśmy podjąć decyzję. Czy zaryzykujemy i przeniesiemy nasz zespół i nasze urządzenia - duże ilości elektroniki i bardzo delikatne pułapki - do CERN-u i spróbujemy dokonać tego samego z antyprotonami? Antyprotony byłyby tam dostępne tylko do połowy grudnia. Później musielibyśmy czekać półtora roku. Podjęliśmy ryzyko i to zrobiliśmy. Użyliśmy argumentu, że nawet jeśli nam się nie uda, to porażka nas czegoś nauczy - mówi Gabrielse.

Nowe pomiary mieszczą się w ramach przewidzianych teorią, nie przynoszą zatem żadnego przełomu. Jednak większa precyzja wzbogaca naszą wiedzę, a profesor Gabrielse zapewnia, że w przyszłości będzie w stanie zwiększyć ich precyzję o 1000, a może nawet 10 000 razy.

proton antyproton pomiary