Het is een van de grootste mysteries in het universum:waarom is er zoveel meer materie dan antimaterie?

In de begindagen van het universum waren er waarschijnlijk gelijke hoeveelheden van elk, maar om de een of andere reden vandaag, ons universum wordt gedomineerd door materie.

Deze asymmetrie zou iets te maken kunnen hebben met het feit dat materie en antimaterie zich niet op precies dezelfde manier gedragen - ze zijn geen exacte tegenpolen van elkaar.

Een onderzoeksteam, onder leiding van professor Jeffrey Hangst van de Universiteit van Aarhus, Denemarken, wilde weten of dit waar was. Met behulp van het Alpha-2-experiment bij CERN in Zwitserland, ze waren in staat om anti-waterstofatomen lang genoeg in een veld te houden om ze te meten.

Ze voerden uiterst nauwkeurige metingen uit, wat aantoont dat waterstof en antiwaterstof zich op precies dezelfde manier gedragen wanneer ze worden geëxciteerd met een laser.

De resultaten worden gepubliceerd in het tijdschrift Natuur .

100 keer nauwkeurigere metingen

Een regulier waterstofatoom bestaat uit een positief geladen proton en een negatief geladen elektron. Antiwaterstof ondertussen, bestaat uit een negatief geladen antiproton en een positief geladen positron - het antideeltje van een elektron.

Wetenschappers zijn er in 2016 voor het eerst in geslaagd om het verschil tussen de twee energietoestanden van antiwaterstof te meten.

Nutsvoorzieningen, ze kunnen het spectrum van antiwaterstof (hoe het licht absorbeert en uitzendt) 100 keer nauwkeuriger meten dan anderhalf jaar geleden.

Het is een hele prestatie, want antimaterie is niet gemakkelijk te produceren, vangst, of winkel. Zodra antimaterie materie ontmoet, ze verdwijnen in een uitbarsting van energie.

25 jaar werk loont

Wetenschappers hebben nu ontdekt dat antiwaterstof en waterstof dezelfde hoeveelheid energie nodig hebben om van toestand te veranderen:het kost dezelfde hoeveelheid energie om een ​​elektron of een positron een kwantumsprong te laten maken en elk verschil tussen de twee is absoluut miniem.

Dat hebben ze gemeten in de hyperfijne structuur van het antiwaterstofspectrum.

"Toen vonden we alleen de spectraallijn, maar nu zien de metingen er precies zo uit als wat we zien als we waterstof meten, " zegt Hangst, die hier al meer dan 25 jaar mee bezig is.

"Het is de afgelopen jaren heel snel gegaan - beter dan verwacht. Soms denk ik echt dat ik droom, " hij zegt.

Nog nauwkeurigere metingen onderweg

"Maar we zijn er nog niet. We missen nog steeds het nauwkeurigheidsniveau waarmee we waterstof kunnen meten - met een factor 500, ' zegt Hangst.

"Maar we weten nu dat niets ons ervan weerhoudt om daar te komen. Het zal slechts enkele jaren duren om te doen, " hij zegt.

Om dit te laten gebeuren, ze zullen hun uitrusting moeten upgraden. Bijvoorbeeld, het vereist een ultraprecieze atoomklok.

Theorie moet getest worden

Het zal een grote verrassing zijn als waterstof en antiwaterstof zo heel verschillend blijken te zijn, zegt Jørgen Beck Hansen, een experimentele subatomaire fysicus van het Niels Bohr Instituut van de Universiteit van Kopenhagen, Denemarken.

Naast het verschil in lading, het zou in tegenspraak zijn met de beste theorieën van natuurkundigen over deeltjes en krachten.

"Als we het hele universum zouden nemen, verwisselde materie met antimaterie, spiegelde het, en gaf de tijd om achteruit te rennen, dan zouden we volgens onze vergelijkingen een universum krijgen dat lijkt op het universum waarin we vandaag leven, " zegt Hansen, die niet betrokken was bij de nieuwe studie.

"Totdat we elke steen hebben omgedraaid, weten we niet wat we eronder zullen vinden. We moeten zo ver gaan als we kunnen om het verschil te zien tussen waterstof en anti-waterstof, " hij zegt.

"Wij deeltjesfysici meten materie en antimaterie met een veel grotere precisie, maar Jeff en zijn team gebruiken een compleet andere methode en meten verschillende deeltjes. Dit geeft ons een onafhankelijke meting, en dit is belangrijk. Het kan iets onthullen dat we met onze methode hebben gemist, " zegt Hansen.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan ScienceNordic, de vertrouwde bron voor Engelstalig wetenschappelijk nieuws uit de Scandinavische landen. Lees hier het originele verhaal.