การวัดปฏิสสารที่แม่นยำที่สุด แต่ยังเพิ่มความลึกลับของทำไมเราจึงมีอยู่

นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการวัดแอนทายแมทเทอร์ที่แม่นยำที่สุดและผลลัพธ์นั้นมีเพียงความลึกลับที่ลึกซึ้งว่าทำไมชีวิตจักรวาลและทุกสิ่งที่อยู่ในนั้น

การวัดใหม่แสดงให้เห็นว่าในระดับความแม่นยำสูงปฏิสสารและสสารนั้นมีพฤติกรรมเหมือนกัน

แต่การวัดใหม่เหล่านั้นไม่สามารถตอบคำถามที่ยิ่งใหญ่ที่สุดข้อหนึ่งในวิชาฟิสิกส์: ทำไมถ้าสสารที่มีขนาดเท่ากันและปฏิสสารเกิดขึ้นในช่วงบิกแบงจักรวาลของเราในปัจจุบันประกอบด้วยสสารหรือไม่

จักรวาลอยู่ในสมดุล

จักรวาลของเรานั้นได้กล่าวถึงความสมดุลของสิ่งที่ตรงกันข้าม สำหรับอนุภาค "ปกติ" ทุกชนิดที่ทำจากสสารมีปฏิปักษ์ร่วมกันของมวลเดียวกันที่มีประจุไฟฟ้าตรงข้ามที่เกิดขึ้นในเวลาเดียวกัน อิเล็กตรอนมีคุณสมบัติต่อต้านอิเล็กตรอนหรือโพสิตรอน โปรตอนมีแอนติโปรตรอน และอื่น ๆ

อย่างไรก็ตามเมื่อสสารและแอนทายแมทเทอร์พบกันพวกมันจะทำลายซึ่งกันและกันโดยเหลือเพียงพลังงานที่เหลืออยู่เท่านั้น นักฟิสิกส์กล่าวว่าควรมีสสารและปฏิสสารที่สร้างขึ้นโดยบิกแบงในปริมาณที่เท่ากันและแต่ละคนก็จะต้องทำให้แน่ใจว่าการทำลายซึ่งกันและกันของกันและกันทำให้จักรวาลของเด็กทารกสูญเสียสิ่งก่อสร้างไป (หรืออะไรก็ตาม) แต่ที่นี่เราอยู่ในจักรวาลที่ประกอบขึ้นจากสสารเกือบทั้งหมด

แต่นี่คือนักเตะ: เราไม่รู้ของปฏิสสารหลักที่ทำให้มันออกมาจากบิกแบง ดังนั้นทำไม - ถ้าปฏิสสารและสสารมีพฤติกรรมในลักษณะเดียวกัน - สสารชนิดหนึ่งรอดชีวิตจากบิกแบงและอื่น ๆ ไม่ได้หรือไม่?

หนึ่งในวิธีที่ดีที่สุดในการตอบคำถามนั้นคือการวัดคุณสมบัติพื้นฐานของสสารและปฏิสสารที่เชื่อมโยงกันอย่างแม่นยำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และเปรียบเทียบผลลัพธ์เหล่านั้น Stefan Ulmer นักฟิสิกส์จาก Riken ใน Wako ประเทศญี่ปุ่นซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้อง วิจัย. หากมีการเบี่ยงเบนเล็กน้อยระหว่างคุณสมบัติของสสารและคุณสมบัติของปฏิสสารที่สัมพันธ์กันนั่นอาจเป็นเบาะแสแรกของการแก้ปัญหาการสำรวจที่ใหญ่ที่สุดของฟิสิกส์ (ในปี 2560 นักวิทยาศาสตร์พบความแตกต่างเล็กน้อยในวิธีที่สสารของปฏิสสารทำงาน แต่ผลลัพธ์นั้นไม่แข็งแกร่งพอที่จะนับเป็นการค้นพบทางสถิติ)

แต่ถ้านักวิทยาศาสตร์ต้องการจัดการปฏิสสารพวกเขาต้องทำอย่างระมัดระวัง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานักฟิสิกส์บางคนได้ศึกษาการต่อต้านแอนโดรเจนหรือปฏิสสารของไฮโดรเจนเนื่องจากไฮโดรเจนเป็น "สิ่งที่เราเข้าใจดีที่สุดในจักรวาล" หนึ่งในสิ่งที่เราเข้าใจดีที่สุดในเอกภพ "Jeffrey Hangst นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัย Aarhus ในเดนมาร์กกล่าว . โดยทั่วไปแล้วการสร้างแอนติเจนไฮโดรเจนนั้นจะทำการผสมแอนตีโปรโต 90,000 ตัวกับโพสิตรอน 3 ล้านโพสตรอนเพื่อสร้างอะตอมแอนติเจนไฮโดรเจน 50,000 อันโดยมีเพียง 20 อันเท่านั้นที่ถูกจับกับแม่เหล็กในหลอดทรงกระบอกยาว 11 นิ้ว (28 เซนติเมตร)

ตอนนี้ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวันนี้ (4 เมษายน) ในวารสาร Nature ทีมงานของ Hangst ได้รับมาตรฐานที่ไม่เคยมีมาก่อน: พวกเขาได้ทำการตรวจวัดแอนโดรเจนที่แม่นยำที่สุดหรือปฏิสสารใด ๆ เลย ใน 15,000 อะตอมของแอนไฮโดรเจน (คิดว่าทำขั้นตอนการผสมดังกล่าวข้างต้นประมาณ 750 ครั้ง) พวกเขาศึกษาความถี่ของแสงที่อะตอมปล่อยออกมาหรือดูดซับเมื่อพวกเขากระโดดจากสภาวะพลังงานต่ำลงมาสู่ระดับที่สูงขึ้น

การตรวจวัดของนักวิจัยแสดงให้เห็นว่าระดับพลังงานของอะตอมแอนติเจนไฮโดรเจนและปริมาณแสงที่ดูดซับเห็นด้วยกับคู่ไฮโดรเจนของพวกเขาด้วยความแม่นยำ 2 ส่วนต่อล้านล้านปรับปรุงความแม่นยำในการตรวจวัดก่อนหน้านี้ตามลำดับส่วนต่อพันล้าน

"มันหายากมากที่นักทดลองทำการจัดการเพื่อเพิ่มความแม่นยำโดยปัจจัยที่ 100" Ulmer บอกวิทยาศาสตร์สด เขาคิดว่าหากทีมของ Hangst ยังคงทำงานต่อไปอีก 10 ถึง 20 ปีพวกเขาจะสามารถเพิ่มระดับความแม่นยำของสเปคตรัมไฮโดรเจนได้โดยเพิ่มอีก 1,000 หน่วย

สำหรับ Hangst - โฆษกของการทำงานร่วมกันของ ALPHA ที่องค์การเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรป (CERN) ซึ่งผลิตผลลัพธ์เหล่านี้ - ความสำเร็จครั้งนี้เป็นทศวรรษในการสร้าง

Hangst กล่าวว่าการดักจับแอนทายแมทเทอร์และถือเป็นเรื่องสำคัญ

“ ยี่สิบปีที่แล้วผู้คนคิดว่าสิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้น” เขากล่าว "มันเป็นทัวร์ทดลองที่บังคับให้ทำสิ่งนี้ได้ทั้งหมด"

ผลลัพธ์ใหม่นั้นน่าประทับใจมาก Michael Doser นักฟิสิกส์ของ CERN ที่ไม่ได้มีส่วนร่วมในงานบอก Live Science ทางอีเมล

“ จำนวนอะตอมที่ติดกับดักสำหรับการวัดนี้ (15,000) เป็นการปรับปรุงครั้งใหญ่ในบันทึกของตัวเองเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา” Doser กล่าว

แล้วการวัดปฏิสสารที่แม่นยำที่สุดบอกอะไรเราได้? โชคไม่ดีที่เรารู้แล้ว อย่างที่คาดไว้ไฮโดรเจนและแอนติเจนไฮโดรเจนสสารและปฏิสสารจะมีพฤติกรรมเหมือนกัน ตอนนี้เราเพิ่งรู้ว่าพวกมันเหมือนกันในการวัดชิ้นส่วนต่อล้านล้าน อย่างไรก็ตามอูลเมอร์กล่าวว่าการวัดแบบ 2 ส่วนต่อล้านล้านไม่ได้ตัดทอนความเป็นไปได้ที่บางอย่างเบี่ยงเบนไประหว่างสสารสองชนิดด้วยระดับความแม่นยำที่สูงกว่าซึ่งเป็นการวัดที่ท้าทาย

สำหรับ Hangst เขาไม่ค่อยกังวลกับการตอบคำถามว่าทำไมจักรวาลของเราถึงมีอยู่จริงโดยที่ไม่มีปฏิสสาร - สิ่งที่เขาเรียกว่า "ช้างในห้อง" เขาและกลุ่มของเขาต้องการที่จะมุ่งเน้นไปที่การวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้นและสำรวจว่าปฏิสสารนั้นมีปฏิกิริยาอย่างไรกับแรงโน้มถ่วง - มันตกลงมาเหมือนเรื่องปกติหรืออาจล้มลง

และ Hangst คิดว่าความลึกลับนั้นสามารถแก้ไขได้ก่อนสิ้นปี 2561 เมื่อเซิร์นจะปิดตัวลงเป็นเวลาสองปีเพื่ออัพเกรด “ เรามีลูกเล่นอื่น ๆ ขึ้นแขนของเรา” เขากล่าว "คอยติดตาม."