CERNi teadlased on esimesed, kes püüdsid kinni ning lõksustasid antiaine aatomeid piisavalt kauaks, et selle omadusi saaks detailselt uurida. Töötades laboratooriumi ALPHA eksperimendi kallal, õnnestus teadlastel lõksu püüda 38 antivesiniku aatomit umbes 170-ks millisekundiks. Järgmiseks sammuks on mõõta ära aatomite energiaspekter, mis peaks andma olulisi vihjeid selle kohta, miks on universumis palju rohkem ainet kui antiainet.
Antivesiniku lõksu ülesseadmine. Pilt: Niels Madsen ALPHA/Swansea
Antivesinik on vesiniku antiaineline versioon, mis koosneb positronist ehk antielektronist ja antiprootonist. Osakestefüüsika Standardmudeli kohaselt on vesiniku energiatasemed antivesinikuga samad. Selle nähtuse kõik kõrvalekalded võivad füüsikutel aidata leida uusi füüsikalisi nähtusi ning selgitada, miks on universumis rohkem ainet kui antiainet, kirjutab physicsworld.com.
Kuigi positronide ja antiprootonite valmistamine on võrdlemisi lihtne, on antivesiniku valmistamine palju keerulisem. Antiaine selline kuju eraldati esmakordselt alles 1995. aastal samuti CERNis. Selle kuju säilitamine piisavalt kauaks on aga veelgi raskem ülesanne.
Eksperiment algab, kui valmistatakse positronide ja antiprootonite pilved. Antiprootonid valmistatakse kiirendis, kui kõrge energiaga prootonid põrgatatakse kokku statsionaarse sihtmärgiga. Seejärel aeglustatakse antiprootonid maha ning jahutatakse need järjestikustes astmetes, millede hulka kuuluvad kogumisrõngas ning elektromagnetilised lõksud. Positronid saadakse radioaktiivsest allikast, misjärel need kokku kogutakse ja spetsiaalses lõksus kokku kogutakse.
Pilved sisestatakse ülijuhtivasse magnetlõksu, kus nad umbes ühe sekundi jooksul segunevad kokku antivesiniku moodustavad. Laetud positronid ja antiprootonid lastakse seejärel lõksust vabaks, jättes nii alles neutraalse antivesiniku. Kuigi enamik antivesinikku liigub lõksustamiseks liiga kiiresti, hoiab magnetvälja gradient väikese kineetilise energiaga aatomeid siiski kinni.
ALPHA teadlased tegid aatomite olemasolu kindlaks pärast lõksu väljalülitamist, muutes antivesiniku vabaks, mistõttu see sai ümbritseva ainega koos annihileeruda. Selle protsessi tulemusena tekkis palju laetud osakesi, nende hulgas ka piioneid, milled suur hulk lõksu ümbritsevaid detektoreid kinni püüdsid. Kokku on teadlasterühmal õnnestunud näha 38-t annihilatsiooniprotsessi.
,,Mingil teadmate põhjusel otsustas loodus antiaine tühistada. Seetõttu on väga rahuldust pakkuv ning ka meeliülendav näha ALPHA seadet ning teada, et see sisaldab endas stabiilselid, neutraalseid antiaine aatomeid,” sõnas ALPHA esindaja Jeffrey Hangst Taani Aarhusi Ülikoolist. ,,See inspireerib meid kõiki rohkem töötama, et näeksime, kas antiaine sisaldab endas mõnda saladust.”
Teadusartikkel “Trapped antihydrogen“