Onderzoekers met de op CERN gebaseerde ALPHA-samenwerking hebben 's werelds eerste lasergebaseerde manipulatie van antimaterie aangekondigd, gebruikmakend van een in Canada gemaakt lasersysteem om een ​​monster antimaterie af te koelen tot bijna het absolute nulpunt. de prestatie, gedetailleerd in een artikel dat vandaag is gepubliceerd en op de omslag van het tijdschrift staat Natuur , zal het landschap van antimaterieonderzoek aanzienlijk veranderen en de volgende generatie experimenten bevorderen.

Antimaterie is de buitenaardse tegenhanger van materie; het vertoont bijna identieke kenmerken en gedragingen, maar heeft een tegengestelde lading. Omdat ze vernietigen bij contact met materie, antimaterie-atomen zijn buitengewoon moeilijk te maken en te controleren in onze wereld en waren nog nooit eerder met een laser gemanipuleerd.

"De resultaten van vandaag zijn het hoogtepunt van een jarenlang programma van onderzoek en engineering, uitgevoerd bij UBC, maar ondersteund door partners uit het hele land, " zei Takamasa Momose, de onderzoeker van de University of British Columbia (UBC) met het Canadese team van ALPHA (ALPHA-Canada) dat de ontwikkeling van de laser leidde. "Met deze techniek we kunnen lang bestaande mysteries aanpakken zoals:'Hoe reageert antimaterie op zwaartekracht? Kan antimaterie ons helpen symmetrieën in de natuurkunde te begrijpen?'. Deze antwoorden kunnen ons begrip van ons universum fundamenteel veranderen."

Sinds de introductie 40 jaar geleden, lasermanipulatie en koeling van gewone atomen hebben een revolutie teweeggebracht in de moderne atoomfysica en hebben verschillende Nobelprijswinnende experimenten mogelijk gemaakt. De resultaten in Natuur markeer het eerste geval van wetenschappers die deze technieken toepassen op antimaterie.

Door antimaterie af te koelen, onderzoekers zullen verschillende precisietests kunnen uitvoeren om de kenmerken van antimaterie verder te onderzoeken, inclusief experimenten die een licht kunnen werpen op de fundamentele symmetrieën van ons heelal. Deze tests zouden aanwijzingen kunnen geven waarom het heelal voornamelijk uit materie bestaat en niet uit gelijke delen materie/antimaterie, zoals voorspeld door oerknalmodellen.

"Het was een beetje een gekke droom om antimaterie te manipuleren met laser, " zei Makoto Fujiwara, ALPHA-Canada woordvoerder, TRIUMF-wetenschapper, en de oorspronkelijke voorstander van het idee van laserkoeling. "Ik ben heel blij dat onze droom eindelijk is uitgekomen dankzij het geweldige teamwork van zowel Canadese als internationale wetenschappers."

De lasermanipulatie van antimaterie opent ook de deur naar een verscheidenheid aan geavanceerde natuurkundige innovaties. Momose en Fujiwara leiden nu een nieuw Canadees project, genaamd HAICU, om nieuwe kwantumtechnieken voor antimateriestudies te ontwikkelen. "Mijn volgende droom is om een ​​"fontein" van anti-atomen te maken door de lasergekoelde antimaterie in de vrije ruimte te gooien. Indien gerealiseerd, het zou een geheel nieuwe klasse van kwantummetingen mogelijk maken die voorheen ondenkbaar waren, "zei Fujiwara. "Bovendien, we zijn een stap dichter bij het kunnen produceren van 's werelds eerste antimateriemoleculen door anti-atomen samen te voegen met behulp van onze lasermanipulatietechnologie, ' zei Momose.

De resultaten markeren een keerpunt voor ALPHA's decennialange programma van antimaterieonderzoek, die begon met het creëren en vangen van antiwaterstof voor een wereldrecord van duizend seconden in 2011. De samenwerking gaf ook een eerste glimp van het antiwaterstofspectrum in 2012, plaats vangrails die het effect van de zwaartekracht op antimaterie beperken in 2013, en toonde een antimaterie-tegenhanger van een belangrijk spectroscopisch fenomeen in 2020.