Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi CERN’de gerçekleştirilien Antihidrojen Laser Fiziği Cihazı (İng. ALPHA) deneyinden gelen son sonuçlar antihidrojenin elektrik yükünün gerçekten de nötr olduğunu onayladı. Bu deney bir pozitron ve antiprotonun bağlı olduğu antihidrojenin hassas yük ölçümünü önceki sonuçlara göre 20 faktör iyileştirdi. Aslında antiprotonun yükü halihazıda daha küçük bir hassasiyetle ne olduğu biliniyordu. Burada önemli olan pozitronun yükünü belirleyebilmekti.
Fizikte cevaplanmayı bekleyen büyük sorulardan biri günümüzde maddenin neden antimaddeden çok daha fazla bir şekilde evrende bulunuyor oluşudur. Çünkü Büyük Patlama’dan sonra her iki maddenin eşit miktarlarda olduğu düşünülüyor. Parçacık fiziğinin Standart Modeli bu kayıp antimadde için herhangi bir açıklama getiremediği için, madde ve antimadde davranışları arasındaki küçük farklılıklar ölçümlenerek bu kozmik bilmeceninin aydınlatılması hedefleniyor.
Günümüz teorileri antimadde parçacıklarının onların madde karşılıkları ile özdeş ama zıt yüklü olduğunu söyler. Bir hidrojen atomu pozitif yüklü proton ve negatif yüklü elektrondan oluşur ve sonuçta net yük sıfırdır. Aynı şekilde, bir antihidrojen atomu negatif yüklü antiproton ve pozitif yüklü pozitrondan oluşur. Böylece antihidrojenin de nötr olması beklenir. Madde ve antimadde arasındaki asimetri ise bir yerlerde olmalıdır ve bundan dolayı olası bir farklılık antihidrojenin çok ince ama ölçülebilir net yüke sahip olmasıdır. Ancak bu net yükü belirlemek oldukça zordur. Çünkü antihidrojenin yükününün hassas ölçümlerle belirlenmesi için yapılacak deneylerde antihidrojenin yeterince uzun bir süre tuzaklanması ve elde tutulması deneysel olarak oldukça zorludur.
Ek Bilgi: Anti Madde Gizemleri: Antihidrojenin Tuzaklanması | KBT Bilim Sitesi
CERN’de kurulan ALPHA deneyi madde ve antimaddenin evrendeki dağılımına ilişkin sorulara cevap verebilmek adına hidrojen ve antihidrojen atomları arasında hassas kıyaslamalar yapmayı amaçlıyor. Bunun için antihidrojen atomlarını kararlı bir şekilde tuzaklamak ve onları uzun süre elde tutabilmek önemli. 2010 yılında ALPHA deneyi saniyenin beşte biri kadar sürede olsa bile 38 antihidrojen atomunu tuzaklayan ilk deney olmuştu. 2011 yılında ise bu gelişme katlanarak devam etmiş ve bilim insanları 309 antihidrojen atomunu 1000 saniye süresince tuzaklayacak ekipman ve tekniği geliştirmişlerdi. 2012 yılında antiprotonları “yakalayan” ilk deney de olmuştu.
Sonunda, yapılan bu son deneyde araştırmacılar hidrojen ve antihidrojen arasındaki farklılıkları ortaya çıkarmak için laser spektroskopisi kullanarak atomların spektrumlarını inceledi. Bu sırada antihidrojen atomlarını tuzaklamak için kullanılan elektrik alanın varlığında bu atomların yörüngelerini ele aldılar. Buradaki amaç, eğer antihidrojen atomları bir elektrik yüküne sahipse bu elektrik alanın onların saptırması ve yörüngelerini değiştirmesini gözlemlemek. Ancak görüldü ki yörüngelerde herhangi bir değişim yoktu ve antihidrojenin elektrik yükü nötrdü. Aslında bu tahmin ediliyor ve biliniyordu. Ne var ki bu deney ile önceki sonuçlara göre 20 kat daha hassas bir şekilde bu doğrulandı. Diğer taraftan bu sonuç fizikte cevaplanmayı bekleyen büyük sorulardan birini çözmek için buradan ekmek çıkmadığını da ortaya koymuş oldu.
ALPHA deneyinde deneyler devam ediyor, antihidrojen ve hidrojenin spektrum kıyaslamaları ve antihidrojenin kütleçekimine nasıl tepki verdiğine dair önemli problemler fizikçiler tarafından çözülmeyi hâlâ bekliyor.
Haberini verdiğimiz bu çalışmanın detaylarını Nature dergisinde yayınlanan makalede inceleyebilirsiniz.
Gökhan Atmaca, MSc.
Takip: twitter.com/kuarkatmaca
İletişim: facebook.com/anadoluca
Referanslar:
Tushna Commissariat, ALPHA confirms antihydrogen is neutral as charged, Physics World
CERN ALPHA Experiment
