Madde ve anti-madde parçacıkları, CERN'deki bir deneyin ayırt etme kapasitesi dahilinde, bir yer çekimi alanındaki aynı kuvvete eşit şekilde tepki verdi. Yeni bulgu, Parçacık Fiziğinin Standart Modeli ile uyumluydu ancak fizikteki en büyük problemlerden biri olan ‘evrende neden anti-maddeden çok madde vardır' sorusuna hiçbir yardım sağlamadı.
Evrende çok fazla madde ve çok az anti-madde vardır. Bu bizim için bir şanstır çünkü karşılaştığı herhangi bir maddeyi yok etme potansiyeli olan büyük miktarda anti-maddeye sahip bir evren çok daha tehlikeli olurdu. Anti-madde eksikliği, anti-maddelerin nasıl davrandığı hakkında da çok az şey bildiğimiz anlamına gelir.
Maddenin üstünlüğünü açıklamak için, anti-maddenin özellikleri bakımından maddeyle tam olarak simetrik olmamasının bir yolu olmalıdır. Bu asimetriyi bulmak, bilimin en büyük arayışlarından biri haline gelmiştir. Şimdiye kadar amacını bulamamıştır, ancak bu yolda bize çok şey öğretmiştir. Nature'da yayınlanan en son örnek, asimetrinin yer çekimine verilen tepkilerde yatmadığını veya varsa farkın çok küçük olduğunu, çalışmanın dar hata payları içinde olduğunu ortaya koyuyor.
CERN'den Dr. Stefan Ulmer liderliğindeki bir ekip, bir Penning tuzağına anti-protonları (protonların anti-madde eşdeğeri) ve negatif yüklü hidrojen iyonlarını hapsetti. Tuzak, parçacıkları tuzağın manyetik alan kuvvetine ve parçacığın yük-kütle oranına bağlı bir frekansla yakın bir daire içinde hareket etmeye zorlar. Yer çekiminin anti-maddeyi nasıl etkilediğini test etmek, deneyin birincil amacı değildi. Aslında bu, protonların ve anti-protonların yük/kütle oranlarında farklılıklar olup olmadığını bulma girişimiydi, bu çok aranan asimetri için bir başka olası açıklamaydı.
Ekip, farklı alanlardaki anti-protonların ve iyonların frekanslarını karşılaştırdı. Ulmer yaptığı açıklamada, "Bunu yaparak, önceki ölçümlerden dört kat daha kesin bir dereceye kadar temelde eşdeğer oldukları bir sonuç elde edebildik. Yük-kütle oranı şimdi anti-protonun en kesin olarak ölçülen özelliği.” dedi.
24.000 karşılaştırmaya dayanarak, yazarlar kütle/yük oranının trilyonda 16 parça hassasiyetle aynı olduğu sonucuna vardılar. 18 ay boyunca yapılan gözlemler, Güneş'in yer çekimindeki değişikliklerin herhangi bir etkisi olup olmayacağını görmek için Dünya'nın Güneş'e hem en uzak hem de en yakın olduğu zamandaki davranışlarının karşılaştırılmasına izin verdi. Buradaki hassasiyet çok daha azdı – 100'de üç parça – ama Ulmer dedi ki; "Bu sınır, Dünya'nın yer çekimi alanına anti-hidrojeni düşürmeyi amaçlayan deneylerin ilk kesinlik hedefleriyle karşılaştırılabilir."
Seçilen iki parçacık tam olarak eşdeğer değildi. Hidrojen iyonları bir proton ve iki elektrondan oluşurken anti-protonlar tek başınaydı. Deney bu şekilde yapıldı, böylece karşılaştırmanın her iki tarafı da biri pozitif, diğeri negatif olmak yerine negatif bir yüke sahip olacaktı. Çalışma, maddenin ve anti-maddenin bazı özelliklerini özdeş olarak ele alan, diğerlerinin ise birbirinin tam tersi olduğu düşünülen Standart Model'in bir doğrulamasıdır. Evrenin asimetrisini açıklamak için Standart Model'in ötesine geçilmesi gerektiği kabul ediliyor ve bulgular bunu yapmaya çalışan modellerin sınırlarını zorluyor.
Kaynak: