Sveitsissä toimiva Euroopan hiukkastutkimuskeskus Cern ilmoittaa onnistuneensa ensimmäistä kertaa tekemään spektroskooppisen mittauksen antimateriasta. Tuloksesta kerrotaan arvostetussa Nature-tiedelehdessä.
Tutkimukseen osallistui Britanniassa työskentelevää kaksi suomalaista, Petteri Pusa Liverpoolin yliopistosta ja Stefan Eriksson Swansean yliopistosta.
Cernin kokeessa antimateriavetyatomia viritettiin lasevalolla ja tutkittiin atomien reagointia. Antimaterian viritystilan purkautuessa siitä irtoaa valokvantti. Tapahtuman tuottaa valoa, joka on tosin ihmissilmälle näkymätöntä, koska se tapahtuu ultraviolettialueella.
Petteri Pusan mukaan mittauksessa havaittiin antivedyn käyttytyvän alle miljardisosan tarkkuudella samoin kuin tavallisen vedyn.
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 ei ainakaan havaita 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 kertovat teknologisesta kehityksestä, joka on käynnistänyt uuden aikakauden antimaterian tutkinmuksessa.