Cernissä pyydystetään antivetyä

Sveitsissä toimivan Euroopan hiukkastutkimuskeskuksen Cernin fyysikot ovat onnistuneet luomaan ja vangitsemaan antivetyä. Vaikka kysymys on vain 38 antiatomista, jotka pysyivät loukussa vaivaiset 172 millisekuntia, tulosta voidaan pitää mullistavana.

Anti­atomeja on nimittäin äärimmäisen vaikeaa saada tutkittavaksi, sillä ne häviävät siinä samassa joutuessaan kosketuksiin tavallisen aineen kanssa. Antiaineen käyttäytymistä päästään tarkkailemaan vasta, kun se on vangittu loukkuun. Tutkijat haluavat verrata antivetyä tavalliseen vetyyn nähdäkseen, ovatko atomit ja antiatomit eri tavalla vuorovaikutuksessa fotonien kanssa.

”Jos löydämme vedyn ja antivedyn väliltä eron, se tarkoittaa, että meiltä on jäänyt jotakin huomaamatta niin sanotussa standardimallissa, joka kuvaa maailmankaikkeuden koostumusta”, sanoo Jeffrey Hangst, joka johtaa Cernin koetta ja toimii myös fysiikan lehtorina Århusin yliopistossa Tanskassa.

Jostain syystä antiaine hävisi

Tulos voi auttaa fyysikoita ymmärtämään, miksi kaikki ympärillämme oleva koostuu tavallisesta aineesta. Antiainetta ei käytännössä lainkaan havaita luonnossa, vaikka nykyteorioiden mukaan alkuräjähdyksessä syntyi yhtä paljon anti­ainetta kuin ainettakin.

”Tätä epäsymmetrisyyttä ei osata selittää”, toteaa Hangst ja jatkaa: ”Koska ei ole olemassa oikean suunnan paljastavia malleja, tapahtumia on pakko selvittää kokeilla. Päämääränä on uudenlainen fysiikka – asiat, joita ei ole aiemmin pohdittu.”

Antivety on yksinkertaisin antiatomi. Kun vetyatomi koostuu yhdestä protoniin sitoutuneesta elektronista, anti­vedyssä positroni eli elektronin antihiukkanen on sitoutunut antiprotoniin.

Positroneja syntyy tietynlaisissa radio­aktiivisissa hajoamisprosesseissa. Antiprotoneja taas voi muodostua, kun protoneihin ensin lisätään energiaa hiukkaskiihdyttimessä ja ne sitten törmäytetään metalliin. Antiprotonien ja positronien muodostamisesta on jo tullut rutiinia, mutta niiden yhdistäminen anti­vedyksi ja etenkin antiatomien vangitseminen onkin jo paljon vaikeampaa.