Svensk forskning spränger gränserna för kunskapen om antimateria

Forskargruppen ALPHA vid fysiklaboratoriet CERN har lyckats producera, fånga och manipulera mer antimateria än någonsin tidigare. Nu öppnas möjligheterna för helt ny kunskap om relationen mellan vanlig materia och antimateria, säger Svante Jonsell vid Stockholms universitet, en av forskningsledarna bakom genombrottet. Det visar en artikel som igår publicerades i den vetenskapliga tidskriften Nature Communications.

För varje typ av partikel finns en perfekt spegelbild, en motsvarande antipartikel med motsatt elektrisk laddning. Det är åtminstone ett av de grundläggande antagande för den moderna fysiken, alltsedan existensen av antimateria bevisades på 1930-talet.

Nu har forskare vid CERN lyckats producera och manipulera mer antimateria än någon tidigare lyckats med. Det rör sig om anti-väte, alltså en spegelbild av det vanligaste och enklaste grundämnet i universum. Där vanligt väte i sin enklaste form består av en negativt laddad elektron som befinner sig runt en positivt laddad proton består antiväte istället av en positivt laddad positron runt en negativ laddad antiproton. 54 anti-väteatomer har forskarlaget lyckats skapa vid ett och samma tillfälle, atomer som man sedan också lyckats manipulera.

- Vårt senaste experiment handlar om att vi med hjälp av mikrovågor har fått en antiväte-atom att byta sitt inre kvantmekaniska tillstånd. För vanligt väte har man gjort samma experiment sedan åtminstone 60-talet, men för antiväte är experimentet oerhört mycket svårare. Vi måste ju sätta ihop anti-atomerna en och en från antipartiklar, säger Svante Jonsell.

Att ha många anti-atomer är nödvändigt för att kunna testa symmetrierna mellan materia och antimateria, en av hörnstenarna för vår förståelse av universums mest fundamentala egenskaper.

- Vårt mål är att undersöka om antimateria verkligen är en perfekt spegelbild av vanlig materia. Nu kan vi äntligen jämföra energinivåerna i antiväte med de i vanligt väte, för att se om de är samma. Det ska de vara om vår förståelse av naturen är korrekt, säger Svante Jonsell.

Det finns fortfarande stora luckor i vår förståelse av antimateria. Ett vanligt antagande är att det omedelbart efter Big Bang fanns lika mycket antimateria som vanlig materia, men forskarna har ännu inte på ett tillfredsställande sätt kunnat visa var all antimateria tog vägen. Inte heller är man säker på hur gravitationen påverkar antimateria, något som redan finns i forskarlaget ALPHAs framtida planer att studera.

För mer info, kontakta docent Svante Jonsell vid Fysikum på 08-553 786 25 alternativt jonsell@fysik.su.se

Artikeln ”Antihydrogen accumulation for fundamental symmetry tests” i Nature Communications: https://www.nature.com/articles/s41467-017-00760-9

doi:10.1038/s41467-017-00760-9