2014.05.30. - Pro­to­nok­kal és an­ti­pro­to­nok­kal a koz­mo­ló­gia rej­té­lyei nyo­má­ban

A pro­ton és an­ti­pro­ton mág­ne­ses nyo­ma­té­ká­nak rend­kí­vül pon­tos mé­ré­se se­gít­het meg­vá­la­szol­ni az uni­ver­zum egyik leg­fon­to­sabb kér­dé­sét, je­le­sül azt, mi­ért van a vi­lág­egye­tem­ben össze­ha­son­lít­ha­tat­la­nul több anyag, mint an­ti­anyag.

A mo­dern fi­zi­ka és koz­mo­ló­gia egyik leg­na­gyobb rej­té­lyé­nek meg­ol­dá­sá­ra ter­ve­zett so­ro­zat egyik kí­sér­le­té­ben a Uni­ver­sity of Ma­inz, a GSI Darm­stadt és a Max Planck Ins­ti­tu­te for Phy­sics (Hei­del­berg) ál­tal al­ko­tott RI­KEN kon­zor­ci­um ku­ta­tói min­den ed­di­gi­nél pon­to­sab­ban és rá­adá­sul di­rekt mó­don mér­ték meg a pro­ton mág­ne­ses nyo­ma­té­kát. A mun­ka so­rán tu­laj­don­kép­pen ar­ra ke­re­sik a vá­laszt, hogy egy­ál­ta­lán mi­ért lé­te­zünk. Ke­vés­bé pa­te­ti­ku­san a vég­ső cél an­nak ki­de­rí­té­se, mi­ért tű­nik úgy, hogy az uni­ver­zum­ban nincs an­ti­anyag, hol­ott a 13,7 mil­li­árd év­vel ez­előtt be­kö­vet­ke­zett Ős­rob­ba­nás­ban az el­mé­let sze­rint az anyag és az an­ti­anyag ugyan­ak­ko­ra arány­ban ke­let­ke­zett. Sok fron­ton pró­bál­koz­nak azon kü­lönb­sé­gek de­tek­tá­lá­sá­val, me­lyek ma­gya­ráz­hat­ják a je­len­sé­get, ezek kö­zül leg­ígé­re­te­sebb egy ré­szecs­ke és an­ti­ré­szecs­ké­je mág­ne­ses nyo­ma­té­ka­i­nak össze­ha­son­lí­tá­sa, mi­vel még pi­ciny el­té­rés is elég le­het az anyag-an­ti­anyag aszim­met­ria ma­gya­rá­za­tá­hoz. A RI­KEN kon­zor­ci­um a pro­ton és an­ti­pro­ton mág­ne­ses mo­men­tu­má­nak min­den ed­di­gi­nél pon­to­sabb meg­ha­tá­ro­zá­sán dol­go­zik, ami­ből ki­de­rül­het, hogy van-e a két ér­ték kö­zött bár­mi­lyen kü­lönb­ség.

Pen­ning-csap­da.
[RI­KEN]

A most nyil­vá­nos­ság­ra ho­zott ered­mé­nyek sze­rint a kon­zor­ci­um ku­ta­tói je­len­tős mér­föld­kő­höz ér­kez­tek egyet­len pro­ton mág­ne­ses nyo­ma­té­ká­nak rend­kí­vül pon­tos és köz­vet­len meg­mé­ré­sé­vel egy ún. ket­tős Pen­ning-csap­dá­ban. A ku­ta­tó­cso­port ve­ze­tő­je, And­re­as Mo­os­er ma­gya­rá­za­ta sze­rint az alap­ve­tő je­len­tő­sé­gű mennyi­ség ér­té­két ed­dig csak köz­ve­tett mó­don, ato­mos hid­ro­gén mág­ne­ses tér­ben be­kö­vet­ke­ző hi­per­fi­nom mé­zer­át­me­ne­te­i­nek spekt­rosz­kó­pi­ai meg­fi­gye­lé­se­i­ből tud­ták meg­ha­tá­roz­ni, kö­rül­be­lül 10 mil­li­ár­dod rész re­la­tív pon­tos­ság­gal. A mág­ne­ses nyo­ma­ték­nak a mé­ré­sek­ből tör­té­nő szár­maz­ta­tá­sá­hoz azon­ban je­len­tős el­mé­le­ti kor­rek­ci­ó­kat is fi­gye­lem­be kel­lett ven­ni. Az új kí­sér­le­tek­ben a pro­ton spin­jé­nek a Pen­ning-csap­da ho­mo­gén mág­ne­ses te­ré­ben rá­dió­frek­ven­ci­ás mág­ne­ses tér ha­tá­sá­ra be­kö­vet­ke­ző át­me­ne­te­it de­tek­tál­ták, még­pe­dig egy má­so­dik csap­da szu­per­po­nált erős, in­ho­mo­gén mág­ne­ses te­ré­nek se­gít­sé­gé­vel. Az új ered­mény re­la­tív pon­tos­sá­ga 3 mil­li­ár­dod rész, az­az há­rom­szor jobb, mint a 42 év­vel ez­előtt "klasszi­kus" mó­don meg­ha­tá­ro­zott ér­ték, és 760-szor jobb az ed­di­gi Pen­ning-csap­dás mé­ré­sek ál­tal szol­gál­ta­tott ered­mény­nél. A kí­sér­let­ben szin­tén részt ve­vő RI­KEN-ku­ta­tó, Ste­fan Ul­mer sze­rint - aki egy­ben a CERN-ben szin­tén ezen a prob­lé­mán dol­go­zó BA­SE együtt­mű­kö­dés szó­vi­vő­je - az új, egy ré­szecs­ké­vel mű­kö­dő Pen­ning-csap­dás mód­szer köz­vet­le­nül al­kal­maz­ha­tó az an­ti­pro­ton mág­ne­ses nyo­ma­té­ká­nak meg­ha­tá­ro­zá­sá­ra is, ami je­len­leg csak 4 mil­li­o­mod rész re­la­tív pon­tos­ság­gal is­mert, az­az leg­alább ezer­sze­res ja­vu­lás­ra le­het szá­mí­ta­ni. A pro­ton és an­ti­pro­ton mág­ne­ses mo­men­tu­má­nak ilyen pon­tos­sá­gú is­me­re­te pe­dig már ele­gen­dő le­het az anyag-an­ti­anyag aszim­met­ria prob­le­ma­ti­ká­já­nak ala­po­sabb vizs­gá­la­tá­hoz.

Az ered­mé­nye­ket rész­le­te­ző szak­cikk a Na­tu­re ma­ga­zin 2014. má­jus 29-i szá­má­ban je­lent meg.

For­rás:

• Sci­en­ce­Da­ily 2014.05.29.