Fizicienii au reușit imposibilul. O particulă de antimaterie, izolată

Adaugă-ne ca sursă preferată în Google Urmărește-ne pe Google News

O echipă de fizicieni de la Universitatea Northwestern din Statele Unite a reușit să captureze și să păstreze o singură particulă de antimaterie timp de mai multe luni, folosind un dispozitiv care o izolează de materia obișnuită. Experimentul, prezentat într-un studiu publicat în revista Physical Review Letters, ar putea permite măsurători mult mai precise pentru a afla dacă antimateria se comportă diferit de materia obișnuită.

Cercetarea este coordonată de fizicianul Gerald Gabrielse și se concentrează asupra pozitronului, antiparticula electronului. Rezultatele ar putea contribui la investigarea uneia dintre marile întrebări ale fizicii moderne: de ce Universul este alcătuit în principal din materie, deși teoriile despre începuturile sale sugerează că materia și antimateria ar fi trebuit să se formeze în cantități comparabile.

Cum au reușit fizicienii să izoleze antimateria

Pentru a păstra particula fără ca aceasta să intre în contact cu materia obișnuită, cercetătorii au construit un dispozitiv numit „one-positron quantum cyclotron”, conceput pentru a captura și controla un singur pozitron.

Aparatul utilizează un vid, temperaturi extrem de scăzute și câmpuri electrice și magnetice. Acestea mențin particula izolată de pereții instalației, reducând riscul ca ea să anihileze la contact cu materia din jur.

Fiara Cuvântului și Gură de Aur apără banca Marmorosch Blank în fața unui șantaj prin presă

Dosarul de pensionare, de la depunere la prima plată. Cât durează procedura

Potrivit informațiilor prezentate despre experiment, pozitronul a fost încetinit și capturat după ce a fost emis de un material radioactiv. Ulterior, cercetătorii au răcit sistemul până la aproximativ 0,3 grade peste zero absolut, limita teoretică a temperaturii minime.

Zero absolut corespunde temperaturii de −273,15 grade Celsius. La temperaturi atât de scăzute, mișcarea termică este redusă considerabil, iar oamenii de știință pot controla mai bine starea energetică a particulei.

Provocarea nu a constat doar în capturarea pozitronului, ci și în menținerea lui într-o stare controlată suficient de mult timp pentru efectuarea unor măsurători de precizie.

De ce este importantă cercetarea antimateriei

Materia și antimateria se anihilează reciproc atunci când particulele lor intră în contact, transformându-și masa în energie. Acest fenomen face ca antimateria să fie dificil de păstrat și studiat în condiții de laborator.

În cazul experimentului de la Northwestern, sistemul de captare împiedică pozitronul să atingă pereții instalației sau alte particule de materie. Astfel, cercetătorii îl pot menține într-o stare cuantică bine definită și îi pot observa proprietățile fără a-i perturba starea în timpul măsurătorilor.

Rezultatul nu înseamnă că oamenii de știință au rezolvat misterul originii antimateriei. El oferă însă un instrument experimental mai performant pentru a verifica dacă particulele și antiparticulele respectă simetriile fundamentale prevăzute de fizica actuală.

Măsurători de până la 30 de ori mai precise

Studiul publicat în Physical Review Letters descrie realizarea unui „ciclotron cu un singur pozitron”, în care cercetătorii pot controla nivelurile energetice cuantice ale particulei și starea sa de spin.

Următorul obiectiv este măsurarea momentului magnetic al pozitronului și compararea rezultatului cu cel obținut anterior pentru electron. Momentul magnetic este o proprietate fundamentală a particulelor, asociată cu răspunsul lor la un câmp magnetic.

Potrivit echipei, noua metodă ar putea permite o precizie de peste 30 de ori mai mare decât cea obținută anterior în măsurătorile comparabile ale pozitronului. Această îmbunătățire ar permite verificarea mai riguroasă a simetriei CPT, un principiu fundamental al modelului standard al fizicii particulelor.

Conform acestui principiu, proprietățile fundamentale ale unei particule și ale antiparticulei sale trebuie să respecte relații precise. O diferență măsurată cu suficientă certitudine între momentele lor magnetice ar putea indica faptul că teoriile actuale nu descriu complet comportamentul naturii.

CERN / sursa foto: © Belish | Dreamstime.com

Gerald Gabrielse a explicat că teoriile existente nu prevăd o diferență între cele două măsurători. Dacă experimentele ar demonstra contrariul, rezultatul ar avea implicații majore pentru fizica fundamentală.

Misterul dezechilibrului dintre materie și antimaterie

Potrivit modelelor cosmologice actuale, procesele din Universul timpuriu ar fi produs materie și antimaterie în cantități comparabile. Dacă acestea s-ar fi anihilat complet, Universul nu ar fi ajuns să conțină cantitatea de materie observată astăzi în stele, galaxii și planete.

Totuși, mecanismul exact care a dus la predominanța materiei rămâne insuficient înțeles. Fizicienii investighează mai multe explicații posibile, inclusiv procese care ar putea produce diferențe subtile între comportamentul materiei și cel al antimateriei.

Experimentul de la Northwestern nu demonstrează că aceste diferențe există și nici nu oferă, de unul singur, o explicație pentru evoluția Universului. El pune la dispoziția cercetătorilor o metodă prin care pot testa mai precis unele dintre ipotezele fundamentale.

Ce urmează după experiment

Studiul, semnat de T. G. Myers, L. Soucy, B. A. D. Sukra, B. Sinha și Gerald Gabrielse, a fost publicat la 21 octombrie 2026 în revista Physical Review Letters.

Echipa urmărește să folosească noul dispozitiv pentru a măsura momentul magnetic al pozitronului și să compare rezultatul cu măsurătorile electronului. Pentru confirmarea unei eventuale diferențe, cercetătorii vor trebui să analizeze atent incertitudinile experimentale și să demonstreze că abaterea observată nu poate fi explicată prin erori de măsurare.