Először sikerült egyetlen pozitront, az elektron antianyag-megfelelőjét pontosan irányítható kvantumállapotba hozni – erről az Illinos állambeli Northwestern Egyetem kutatói számoltak be a Physical Review Letters című folyóiratban megjelent tanulmányukban. Az antianyag kezelése azért különösen nehéz, mert amint egy pozitron közönséges anyaggal, például egy elektronnal találkozik, mindkettő megsemmisül, így hagyományos tartályban nem lehet tárolni.

A kutatók ezért egy elektromos és mágneses mezőket kombináló csapdát használtak, amely egy szinte tökéletes vákuum közepén lebegteti a részecskét, így az semmihez sem ér hozzá. A pozitront a radioaktív nátrium-22 bomlásából nyerték, majd a nagy sebességgel kilépő részecskét lelassították, a csapdába vezették, és mintegy 0,3 kelvinre, vagyis nagyjából -272,85 Celsius-fokra hűtötték. Így a pozitron a legalacsonyabb energiájú kvantumállapotába került, és hónapokig a csapdában maradt.

A kutatók által egypozitronos kvantumciklotronnak nevezett rendszerben a pozitron egyfajta mesterséges atomként viselkedik, amelynek energiaszintjei pontosan szabályozhatók és megfigyelhetők. A csapat gondosan hangolt mikrohullámokkal apró energiaadagokat juttatott a részecskének, és ki tudta mutatni az ebből eredő kvantumátmeneteket. Erre a pontosságra azért van szükség, mert a végső cél a pozitron mágneses tulajdonságainak rendkívül precíz megmérése. A kutatást vezető Gerald Gabrielse csoportja korábban egyetlen elektron mágneses momentumát körülbelül tízbilliomod pontossággal mérte meg, ami az elemi részecskékről valaha végzett egyik legpontosabb mérés. Most ugyanezt a mérést a pozitronnal is elvégeznék, majd összevetnék a két eredményt.

Az összehasonlítás a részecskefizika standard modelljének egyik legszigorúbb próbája lehet. A modell szerint az elektron és a pozitron egymás szinte tökéletes tükörképei, a mérési eredményeknek tehát egyezniük kell. Ha mégis eltérés mutatkozna, az rést nyitna az elméleten, és segíthetne megmagyarázni, miért áll a világegyetem szinte kizárólag anyagból. Az ősrobbanásnak ugyanis elvileg ugyanannyi anyagot és antianyagot kellett volna létrehoznia, amelyek kölcsönösen megsemmisítették volna egymást. Gabrielse szerint a jelenlegi elméletek alapján nem várható különbség, de ha mégis lenne, az az évszázad legnagyobb felfedezése lehetne a fizikában.

Kapcsolódó cikkek:

Forrás