Yksitoista tuntia latausta, kuukausia havainnointia
Northwestern-yliopiston fyysikot ovat pitäneet yksittäistä positronia – elektronin antihiukkasvastinetta – loukussa kuukausia ja ohjanneet sen kvanttitilaa hyppy kerrallaan. Ryhmä kutsuu laitetta "yhden positronin kvanttisyk lotroniksi". Tulokset julkaistiin Physical Review Letters -lehdessä 21. lokakuuta.
Hiukkasen saaminen paikoilleen on hidasta työtä. Lataus kestää kahdeksasta yhteentoista tuntia, koska loukun on napattava positroni lähteestä ja jäähdytettävä se päästämättä sitä kosketuksiin tavallisen aineen kanssa, jossa se annihiloituisi gammasäteiden välähdyksessä. Napattuna se on noin 0,3 kelvinin lämpötilassa lähes täydellisessä tyhjiössä, sähkö- ja magneettikenttien yhdistelmän kannattelemana.
Miksi antimateriaa on vaikea pitää hallussa
Kryogeenisessä Penningin loukussa positronin liike on kvantittunut. Ryhmä erotteli sen alimmat syklotroniset ja spin-tilat ja käytti mikroaaltoja energiatasojen nostamiseen ja spinin kääntämiseen tarkkaillen pieniä taajuussiirtymiä. Gerald Gabrielsen laboratorion tohtoriopiskelija Thomas Myers on ensimmäinen kirjoittaja. Gabrielsen ryhmä käytti samaa lähestymistapaa yksittäisen elektronin kanssa mitatakseen elektronin magneettisen momentin noin yhteen biljoonasosaan tarkkuudella – yhteen kaikkien aikojen tarkimmista hiukkasmittauksista.
Vielä tekemätön mittaus
Vertailu on koko pointti. Standardimalli ennustaa, että hiukkasella ja sen antihiukkasvastineella tulisi olla suuruudeltaan yhtä suuret ja etumerkiltään vastakkaiset magneettiset momentit. Mikä tahansa mitattavissa oleva ero rikkoisi CPT-symmetriaksi kutsutun symmetrian ja voisi auttaa selittämään, miksi maailmankaikkeudessa on niin vähän antimateriaa. Uusi loukku tekee testin mahdolliseksi mutta ei ole vielä suorittanut sitä. Riippumattomat fyysikot kuvailevat alustaa tehokkaaksi tutkimusvälineeksi eikä valmiiksi tulokseksi.
Seuraava askel on toistaa elektronin mittaus positronilla ja asettaa kaksi lukua rinnakkain sellaisella tarkkuudella, joka joko vahvistaisi standardikuvan tai avaisi siihen särön.