For første gang nogensinde er ladningen af antihydrogen bestemt med høj præcision.
En international forskergruppe ved Cern anført af Jeffrey Hangst fra Aarhus Universitet skriver i Nature Communications, at de med en nøjagtighed på otte decimaler har bestemt, at den elektriske ladning er neutral.
Det kan næppe kaldes for en overraskelse, men eksperimentet er et skridt på vejen til at fastslå den mikroskopiske forskel, der er mellem stof som hydrogen og antistof som antihydrogen, der er opbygget af en negativt ladet antiproton og en positiv ladet positron.
Ifølge Standardmodellen, der beskriver de forskellige elementarpartikler, er der ingen forskel mellem partikler af stof og partikler af antistof, bortset fra de har modsat ladning.
Da universet i dag er opbygget af partikler af stof og ikke af partikler af antistof, er der dog en præference på 1:10 milliarder for stof frem for antistof.
For at finde frem til årsagerne til denne forskel og kunne lave en udvidelse af Standardmodellen til at redegøre herfor, er det nødvendigt at kunne gennemføre detaljerede studier af antihydrogen.
Det foregår ved flere eksperimenter ved Cern, herunder Alpha-eksperimentet, som gennem en årrække har udført eksperimenter med antihydrogen.
Baseret på 386 hændelser er det lykkedes for Jeffrey Hangst og de øvrige forskere at måle ladningen af antihydrogen til at være:
[latex] (-1,3 \pm 1,1 \pm 0,4) \times 10^{-8} e [/latex]
hvor e er elektronens ladning, og plus/minus-værdierne er henholdsvis den statistiske og systematiske usikkerhed knyttet til målingerne.
Dette resultat for ladningen af antihydrogen er henved en million gange bedre end de hidtil bedste eksperimenter, skriver forsker i deres videnskabelige artikel.
Målingerne har bestået i at studere, hvordan atomer af antihydrogen eventuelt afbøjes under påvirkning af et elektrisk felt, når de frigives fra den magnetiske fælde, der kan holde antihydrogen frit svævende, da atomet har et magnetisk moment.
Nye eksperimenter til august
Alpha-eksperimentet får sine antiprotoner, der indgår i antihydrogen, fra samme fødekilde, som benyttes i de første faser i acceleratorsystemet, der sender protoner ind i Large Hadron Collider.
Under den store LHC-ombygning i 2013 og 2014 har antihydrogen-eksperimenterne derfor også måttet ligge stille. Men som første led i projektet, der skal genåbne LHC i begyndelsen af 2015, vil det også være muligt at genoptage eksperimenter med antiprotoner og dermed antihydrogen fra august i år.
Antihydrogen-eksperimenterne ved Cern omfatter nu Alpha-2, der er en opgraderet version af Alpha, foruden de konkurrerende eksperimenter Atrap og Asacusa samt det nye eksperiment Aegis, der vil fokusere på tyngdekraften påvirkning af antihydrogen, så det kan blive afgjort, om antihydrogen falder op eller ned i et tyngdefelt.
Leave a Reply