CERN izmeril optične lastnosti antivodika

Po trenutno znani fiziki se mora antimaterija vesti enako kakor materija, razlikuje se le v električnem naboju, ki je v istovrstnih delcih ravno nasproten. Vsi eksperimenti so doslej to potrdili, a priznati je treba, da jih kaj dosti niso mogli izvesti, ker antimaterije v naravi na Zemlji ni, pridobivanje v pospeševalnikih delcih pa je počasno in drago. Dodatne probleme predstavlja dejstvo, da ob stiku s čimerkoli anihilira, zato je že uspešno hranjenje antimaterije za nekaj minut velik dosežek. Zato so v CERN-u upravičeno ponosni na poizkus, s katerim so prvikrat uspeli dokazati, da so optične lastnosti antimaterija enake kot materije, kar so objavili v reviji Nature. Eksperiment sodi v tisto skupino "dolgočasnih", ko vsi točno vemo, kaj moramo dobiti, sama izvedba pa je zelo zapletena.

V eksperimentu ALPHA v CERN-u so izmerili absorpcijski spekter antivodika in ugotovili, da je popolnoma enak vodikovemu. To je logično in pričakovano, saj vodik sestavlja elektron, ki kroži okrog protona, v antivodiku pa okrog antiprotona kroži pozitron. Toda ko se je znanost osamosvojila od filozofije, vse teorije, ki jih ne moremo vsaj posredno preizkusiti, niso vredne piškavega oreha. Zato je zadnji rezultat izjemno pomemben.

Raziskovalci so izmerili energijo prehoda pozitrona z osnovnega nivoja na višje, vzbujene (gledali so prehod 1S-2S). Tak prehod lahko vzbudi svetloba, če ima primerno valovno dolžino, da je energije fotona ravno enaka energiji, ki jo mora pozitron prejeti za prehod. To je temelj spektroskopije, ki se danes v znanosti rutinsko uporablja za najrazličnejše raziskave od določanja sestave atmosfere oddaljenih planetov do analize industrijskih vzorcev.

Antivodik v eksperimentu ALPHA proizvedejo tako, da zmešajo 90.000 antiprotonov s pozitroni in počakajo, da se nekateri rekombinirajo v antivodik. Tako dobijo vsakokrat okrog 25.000 atomov antivodika, kar je zelo zelo malo, a še vedno dovolj, da lahko izvedejo nekatere eksperimente. Če so atomi antivodika dovolj počasni, jih lahko ujamejo v magnetno polje, s čimer preprečijo stik z okolico iz materije. To je težji del poizkusa. Vroč antivodik namreč hitro pobegne iz pasti, uspeh pa je pridelati čim več hladnega antivodika.

Ko so na te antiatome posvetili z laserjem primerne valovne dolžine, so svetlobo absorbirali. Ker se je to zgodilo pri enaki valovni dolžini kot z vodikom, so v CERN-u navdušeni. Seveda dosežek ni le potrditev, da je antivodik spektroskopsko enak vodiku, ampak tudi ali pa predvsem razvoj metode za merjenje optičnih lastnosti antimaterije.