Home

Újabb áttörés az antianyag fizikájában

 
Az antianyag létezését Paul Dirac 1929-ben jósolta meg matematikailag, majd nem sokkal utána Carl Andresonnak sikerült kozmikus sugarakban felfedeznie az első antirészecskéket, amelyek elektromos töltése ellentétes előjelű, az összes többi tulajdonsága a részecskével azonos. A fizika egyik nagy rejtélye, hogy a Világegyetem általunk belátható részében nem látunk antianyag-galaxisokat, az Ősrobbanás után nagyon kis különbséggel több részecske keletkezett, mint antirészecske, tehát a részecskefizika általánosan elfogadott elméletével ellentétben, kis mértékben eltérhetnek részecske és antirészecske tulajdonságai. A CERN Európai részecskefizikai laboratórium az anyag-antianyag szimmetria ellenőrzésére építette az Antiproton-lassító (AD) berendezését. Az AD ALPHA-kísérletének nagy idei eredménye antihidrogén-atomok (antiproton és antielektron kötött állapotai) elektromágneses csapdában tartása elegendő hosszú ideig a később várható, nagy pontosságú spektroszkópiai vizsgálatokhoz.
 
Az antianyag-vizsgálatok újabb mérföldkőhöz érkeztek: A Nature folyóirat 2011 július 28-i számában közölte az ASACUSA együttműködés, hogy precíziós lézerspektroszkópiai vizsgálatokkal sikerült az antiproton tömegét a protonéhoz hasonló pontossággal meghatározni, és az értékek közötti különbség 2x10-9-nél kisebb. Ezt a hihetetlen pontosságot a 12 kutató (közöttük négy magyar, kettő a KFKI RMKI illetve az ATOMKI kutatója) úgy érte el, hogy héliumatomban befogott antiprotonokat hosszú élettartamú állapotok között léptettek két ellentétes irányú, pontosan hangolható lézersugárral gerjesztve. A két lézersugár használata nagyrészt kiküszöbölte az atomok mozgásából származó spektroszkópiai pontatlanságot, az ú.n. Doppler-kiszélesedést. Ezek a mérések megerősítik a fizikusok többségének meggyőződését, hogy a Világegyetem anyag-antianyag aszimmetriája nem részecske és antirészecske tulajdonságainak eltéréséből ered, illetve segít pontosítani a kozmológiai modelleket. Az AD eredményei arra indították a CERN vezetőit, hogy egy antiproton-tárológyűrű (ELENA: Extreme Low ENergy Antiprotons) megépítésével növeljék az Antiproton-lassító csapdázási teljesítményét, az új berendezés átadását 2016-ra tervezik.
 
 
1. ábra. Az ASACUSA-kísérlet elrendezése. Az AD antiprotonjai (jobboldalt fent) a radiofrekvenciás utólassítón és egy elhajlító mágnesrendszeren keresztül belépnek a kis nyomású, alacsony hőmérsékletű héliumgázba, és ott befogódva hosszú életű pbar-He atomot képeznek. Két oldalról rendkívül pontosan hangolható lézerekkel besugározva megkeressük az átmenetet rövid élettartamú állapotba, ott az antiproton a lézerbesugárzás pillanatában szétsugároz, amit Cserenkov-számlálóval észlelünk (balra fent). A szétsugárzást előidéző lézerfrekvencia megfelel a keresett antiprotonátmenet energiájának, amelyből az elméleti számításokkal összehasonlítva megkapjuk az antiproton és elektron tömegének hányadosát.
 
A CERN fenti eredménynek honlapot szentelt (http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR10.11E.html), amelyen két rövid film is látható, a kísérlet leírása és interjú a kísérlet vezetőjével, Masaki Horival (Kvantumoptikai Max-Planck Intézet, München és Tokiói Egyetem). A filmekben megjelenik két magyar is, Barna Dániel és Sótér Anna.
 
Irodalom:
Masaki Hori, Anna Sótér, Daniel Barna, Andreas Dax, Ryugo Hayano, Susanne Friedreich, Bertalan Juhász, Thomas Pask, Eberhard Widmann, Dezső Horváth, Luca Venturelli, Nicola Zurlo:
"Two-photon laser spectroscopy of pbar-He+ and the antiproton-to-electron mass ratio",
 
Horváth Dezső, RMKI és ATOMKI