Chúng ta sống trong một vũ trụ làm bằng vật chất. Các nhà vật lý muốn biết lý do tại sao vật chất đã thay thế song sinh phản vật chất của nó, và tuần này sự hợp tác ALPHA tại CERN đã tiến một bước gần hơn để làm sáng tỏ bí ẩn.
ALPHA, một thí nghiệm hợp tác quốc tế được thành lập năm 2005, được thiết kế để bẫy và đo các hạt chống hydro bằng một thí nghiệm được thiết kế đặc biệt. Nó nhặt được nơi mà người tiền nhiệm tìm kiếm phản vật chất của nó, ATHENA, đã rời đi. Trọng tâm là chống hydro vì hydro là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ và cấu trúc của nó cực kỳ nổi tiếng với các nhà khoa học.
Mỗi nguyên tử hydro có một electron quay quanh hạt nhân của nó. Ánh sáng bắn vào các nguyên tử kích thích electron, khiến nó nhảy vào quỹ đạo cách xa hạt nhân trước khi nó thư giãn và quay trở lại quỹ đạo nghỉ của nó phát ra ánh sáng trong quá trình. Phân phối tần số của ánh sáng phát ra này được biết đến; nó đã được đo chính xác và, trong vũ trụ của chúng ta được tạo thành từ vật chất, là duy nhất đối với hydro.
Vật lý cơ bản chỉ ra rằng hydro phản vật chất sinh đôi, chống hydro, nên được nhận dạng như nhau bằng cách có một quang phổ giống hệt nhau. Đó là, nếu tất cả mọi thứ chúng ta biết về vật lý hạt là đúng. Nắm bắt và đo phổ chống hydro hydro là mục tiêu chính của nhóm ALPHA.
ALPHA đã thực hiện các phép đo khiêm tốn đầu tiên về chống hydro. Trong bộ máy ALPHA, chất chống oxy hóa bị giữ lại bởi sự sắp xếp các nam châm ảnh hưởng đến từ trường của các nguyên tử. Sóng vi ba điều chỉnh theo một tần số cụ thể nhằm vào các nguyên tử chống hydro này làm đảo hướng của chúng, giải phóng chúng. Antihydrogen được giải phóng gặp hydro khi nó thoát ra và cả hai hủy diệt lẫn nhau, để lại một mô hình nổi tiếng trong các máy dò hạt xung quanh thiết bị.
Thiết bị đã thu thập bằng chứng về các quỹ đạo nhảy điện tử trong một nguyên tử chống hydro sau khi bức xạ vi sóng thay đổi trạng thái bên trong của nó. Kết quả tiếp tục chứng minh tính hợp lệ của phương pháp ALPHA, chứng minh rằng bộ máy có đủ quyền kiểm soát và độ nhạy để thực hiện thành công thử nghiệm mà nó được thiết kế cho. Trong tương lai, ALPHA sẽ tập trung vào việc cải thiện độ chính xác của các phép đo vi sóng để phát hiện ra phổ chống hydro bằng cách sử dụng laser.
Các kết quả thú vị rất khó có được vì chất chống oxy hóa không tồn tại trong tự nhiên. Nó được sản xuất trong bộ máy ALPHA từ các phản proton được tạo ra trong Bộ giảm tốc Antiproton và positron từ nguồn phóng xạ. Và nó phải có mức năng lượng đủ thấp để bị mắc kẹt trong các phép đo. Nhưng nó đang hoạt động, và nó có thể cung cấp cho các nhà vật lý chìa khóa họ cần để hiểu được bí ẩn của vũ trụ sơ khai.
Nguồn: Cern
