수십 년의 노력 끝에 물리학 자들은 처음으로 흡수하는 특정 파장의 빛을 처음으로 측정함으로써 항 하이드로 겐 (Antihydrogen)의 원자의 내부 작업을 조사했습니다. 이번 발전은 수소와 항 수소를 정확하게 비교하고 이상하게도 특별한 상대성 이론을 테스트하는 방법을 열어줍니다. 알버트 아인슈타인의 111 세의 공간과 시간이 서로에 비해 관찰자들이 어떻게 움직이는 지에 대한 어떻게 보이는지에 대한 공간과 시간 이론은 빛보다 더 빨리 움직일 수 없다고 말합니다.
.블루밍턴의 인디애나 대학교 이론가 인 Alan Kostelecky는“놀라운 결과입니다. Kostelecky는 수십 년 동안 실험자들은 항 하이드로겐에 의해 흡수 된 빛의 스펙트럼을 측정하는 꿈을 꾸고 있다고 말했다. "여기 있습니다. 그들은 지금하고 있습니다."
수소 원자가 양성자에 결합 된 전자로 구성되는 것처럼, 항 하이드로겐은 항 전자 (또는 양전자)가 항 전자에 결합된다. 물론, 항 수성은 본질적으로 발생하지 않습니다. 물질과 반물질 입자는 서로를 소멸시키기 때문에 항 고수소는 물질에 닿 자마자 사라질 것입니다. 따라서 물리학 자들은 실험실에서 물건을 만들어야합니다. 그럼에도 불구하고, 그들은 항 하이드로겐의 특성이 수소의 특성을 정확히 반영 할 것으로 기대합니다.
특수 상대성이 왜 안티 라트를 반영 해야하는지 정확히 설명하는 데 많은 수학이 필요합니다. 그러나 간단히 말해서, 그 미러 관계가 정확하지 않다면, 특수 상대성 이론의 기본 아이디어는 정확히 옳을 수 없다고 Kostelecky는 말합니다. 특수 상대성 이성은 시공간이라는 단일 통합 된 것이 서로에 비해 관찰자가 움직이는 공간과 시간으로 다르게 분할된다고 가정합니다. 관찰자는 누구도 실제로 움직이고 누가 고정되어 있는지 말할 수 없다고 주장합니다. 그러나 물질과 반물질이 서로를 반영하지 않으면 정확히 옳을 수는 없습니다.
그렇기 때문에 물리학 자들이 항 수소의 스펙트럼을 측정하기 위해 가려운 이유입니다. 수소 원자는 오래된 파장을 흡수하거나 방출 할 수 없습니다. 대신, 전자가 한 정량화 된 에너지 수준에서 다른 수준으로 점프하면서, 한 세기 전에는 양자 역학의 발명을 촉발 시킨다는 사실에 따라 특정 뚜렷한 파장을 흡수하거나 방출 할 수 있습니다. 상대성이 옳다면 수소와 항 하이드로겐에 대해서는 그 파장이 정확히 동일해야합니다.
이제 덴마크에있는 Aarhus University의 Jeffrey Hangst와 Alpha-2라는 실험을 가진 53 명의 다른 물리학 자들은 IT의 양전자가 소위 1s와 2s 수준 사이에서 점프 할 때 항 하이드로겐에 의해 흡수 된 빛의 파장을 측정했습니다. 스위스 메이린에있는 유럽 입자 물리 실험실 Cern에서 일하면서 그들은 오늘날 온라인에서 Nature 에서 온라인으로보고하는 것처럼 "스펙트럼 라인"을 100 억의 일부 정밀도로 측정했습니다. . 수소에서, 그 선은 정확하게 10 만 배 더 측정되었습니다. 그럼에도 불구하고 결과는 항 수성소 분광법의 시작을 나타냅니다. "이 시점에 도달하기 위해 20 년 이상 일해 왔습니다.
항 수소를 만들기 위해, 물리학 자들은 전기장을 사용하여 원통형 트랩의 반대쪽 끝에 약 160 만 개의 포지 트론과 90,000 개의 안티 프로톤을 갇혔습니다. 그들은 약 25,000 개의 하이 하이드로 겐 원자를 형성하기 위해 포지 트론과 안티 프로톤을 모아서 즉시 자기장으로 코를 snare 으려고 노력했다. 그들은 시험 당 약 14 개의 원자를 걸었다. 그것은 2012 년에 생산 된 팀보다 GO 당 약 10 배 더 많은 항 고수소입니다.
그들이 수소와 협력하고 있었고, 물리학 자들은 전기로 원자를 흥분시킬 수 있었고 그들이 방사 한 빛을 분석 할 수있었습니다. 항 하이드로겐 원자가 너무 적기 때문에 더 미묘한 일을해야했습니다. 그들은 트랩을 통해 레이저가 반격 원자를 자극하기 위해 조정되었습니다. 일단 흥분되면, 원자는 원래 상태로 다시 "편안"할 수 있습니다. 또는 다른 광자를 흡수하고 양전자를 잃거나 양전자의 스핀을 뒤집는 방식으로 이완 할 수 있습니다. 마지막 두 가지 가능성은 트랩이 더 이상 유지되지 않도록 원자를 바꿀 것입니다.
결과적으로, 행스트와 회사는 레이저를 10 분 동안 빛나게함으로써 원자가 빛을 흡수 한 다음 트랩에 남겨진 원자를 세는지 여부를 결정할 수있었습니다. 그들은 단지 트랩을 끄고 나머지 항아산이 주변 입자 탐지기로 떠 다니게했습니다. Hangst는 "항 수성 원인은 얼굴에 일종의 폭발을 일으킨다"고 말했다. 연구원들은 레이저가 양전자 전환으로 조정 된 인스턴스와 레이저가 멀리 떨어져 있거나 중단 된 시간 사이의 수를 비교했습니다.
거친 첫 번째 측정은 이미 특수 상대성을 테스트한다고 Kostelecky는 말합니다. 1997 년, 그는 입자 물리학의 일반적인 이론으로 시작하여 특수 상대성 이론 뒤에있는 개념의 모든 위반을 포함하는 표준 모델 확장 (SME)이라는 이론적 프레임 워크를 개발했습니다. 그러나 그는 많은 유형의 입자가 있기 때문에 원리에 대한 단일 결정적인 테스트는 없다고 말합니다. 예를 들어, 다른 물리학 자들은 k 메손이라고하는 입자의 질량과 수명을 비교했습니다. 그러나 이러한 비교는 중소기업의 다른 부분을 테스트한다고 Kostelecky는 말합니다.
Alpha-2 물리학 자들은 내년에 1S-2S 전환을 통해 레이저 파장을 조심스럽게 청소함으로써 측정을 향상시킬 수 있다고 Hangst는 말합니다. 그들은 다른 스펙트럼 라인을 측정하고 항 수소에서 중력의 당김을 테스트 할 계획입니다.
