Nu kan vi lagra antiatomer

För ett par dagar sedan kom en ny pressrelease om en artikel från antimateriaexperimentet ALPHA. Det följande är en text jag skrev för en månad sedan i ett annat sammanhang, när de första entusiastiska utropen kom online om det här resultatet. Jag tänkte att det kunde vara trevligt att ha texten här på bloggen också, så jag blogganpassade den med lite länkar och nu finns den här.

Fysiker på partikellaboratoriet CERN har nu lyckats hålla kvar och studera antiatomer längre än någonsin tidigare: 1000 sekunder. Den här nya prestationen är ett genombrott på vägen mot precisionsmätningar på antimateria.

Antimateria i sig är inget nytt (se mina tidigare artiklar här, del 1, del 2, del 3), men att kombinera antielektroner med antiprotoner och göra antiatomer är inte trivialt. Eftersom antimateria omedelbart förstörs i kontakt med vanlig materia är det mycket svårt att lagra dessa atomer.

Antimateria är så vitt vi vet identisk med vanlig materia med undantag för att laddningen är omkastad. Men varför finns det i så fall materia i naturen, och inte antimateria?

Explosiv spegelmateria
De flesta har hört talas om hur massa och energi är ekvivalenta (vi känner igen Einsteins ekvation E=mc²). Det som för många gör antimateria fascinerande är hur materia och antimateria kan förinta varandra och omvandla hela sin massa till energi på ett ögonblick. Det handlar om väldiga mängder energi: ett mikrogram materia och antimateria (som en vattendroppe på en tusendels kubikmillimeter) som förintas motsvarar rörelseenergin hos ett stort lok som rusar fram i ett par hundra kilometer i timmen.

Man har spekulerat möjligheter att använda antimateria som energikälla eftersom man kan få ut så mycket energi per gram bränsle. Tyvärr gäller förstås även det omvända, att det går åt enorma mängder energi för att skapa antimateria. Processerna för att göra det är också väldigt ineffektiva. På CERN har man tillverkat ungefär tio miljarddels gram antimateria, totalt genom flera decennier. Det här begränsar förstås de praktiska tillämpningarna. Antimateria kan aldrig lösa energiproblemen så länge vi måste framställa den på artificiell väg.

Vi har inga antimateriagruvor heller. Mycket små mängder antimateria uppstår naturligt, i radioaktiva sönderfall (mest positroner — alltså antielektroner) och i kollisioner av partiklar med hög energi i kosmisk strålning. Mer antimateria än så har vi inte upptäckt i naturen. Vi förstår fortfarande inte den assymmetri som gjorde att det i universums barndom uppstod mer materia än antimateria — så att inte allting förintades och gick upp i högenergetisk strålning.

Att isolera och spara antiatomer
Vetenskapliga genombrott i verkligheten handlar ofta om åratal av slit av mängder av forskare och studenter. Antimateria har rutinmässigt observerats och producerats i fysikexperiment av vitt skilda slag sedan 1932. Den första antiatomen skapades redan 1995, men det är fortfarande en svår utmaning.

Antimateriapartiklar produceras med hög hastighet. För att en antiproton ska kunna fånga in en antielektron så att de bildar en stabil atom måste partiklarna röra sig med samma hastighet, och gärna en låg hastighet i förhållande till laboratorieutrustningen. Första steget är alltså att bromsa in antipartiklarna och föra dem samman.

När man väl har en antiatom måste man kunna fånga in den och spara den för att kunna studera den. Det är förstås svårt att hålla kvar elektriskt neutrala atomer i ett elektromagnetiskt fält. Man lyckats fånga dem i en ”magnetisk flaska”, ett fält av varierande styrka, som kopplar till atomens svaga magnetiska moment.

Först nu har man förfinat tekniken så mycket att man lyckats hålla 309 antiatomer instängda i 1000 sekunder (över en kvart). Man har alltså ett bra utgångsläge för att studera antiatomerna i detalj.

Faller antimateria nedåt?
Det vanliga antagandet är att antimateria påverkas exakt likadant av gravitationen som vanlig materia. Det finns dock en del teoretiska resultat i försöken att ställa upp en kvantteori för gravitationen, som antyder att antimateria kanske kopplar lite annorlunda till tyngdkraften än den vanliga materian gör. Det är en av de saker man kommer att kunna testa när man nu kan lagra och använda antiatomer.

En annan sak som står på programmet är att mäta eneriginivåerna för antielektronernas banor, för att jämföra dem med vanlig materia.

Läs mer:
Artikeln i Nature Physics
Nyheten rapporterad av Symmetry Breaking

Om åka

Fysiker, sf-fantast, allmän entusiast.
Det här inlägget postades i Uncategorized. Bokmärk permalänken.

En kommentar till Nu kan vi lagra antiatomer

  1. Daniel skriver:

    Wow! Jag hade ingen aning om att man kunde lagra antimateria så länge numera. Riktigt coolt.

Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut / Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut / Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut / Ändra )

Google+ photo

Du kommenterar med ditt Google+-konto. Logga ut / Ändra )

Ansluter till %s