Az ELTE kutatói felfedezték az eddigi legnehezebb antianyag-atommagot

Egy nemzetközi együttműködés, amelynek az ELTE is tagja, fontos fizikai felfedezést tett.

A RHIC STAR együttműködés – amelynek az ELTE is hivatalos résztvevője – hatmilliárd részecskeütközést vizsgálva észlelte az egzotikus antirészecskéket. A felfedezés az anyag és az antianyag közötti különbségek megismerésében is segítheti a kutatókat, számolt be róla az egyetem honlapján.

Az ELTE a STAR együttműködés hivatalos résztvevője, a STAR-ELTE kutatócsoport a Fizikai Intézetben, az Atomfizikai Tanszéken működik, a Tématerületi Kiválósági Program Asztro- és Részecskefizikai Tématerületén belül. A kutatócsoport tagjai személyesen is részt vesznek az adatok felvételében, mindemellett az ELTE kutatóinak fontos feladata az adatok elemzése, különös tekintettel a femtoszkópiai mérésekre.

Mit csináltak az ELTE kutatói és társaik?

A Relativisztikus Nehézion-ütköztető (RHIC) az atommagok összeütköztetésével a korai világegyetem körülményeit rekonstruálja. A STAR kísérlete hatmilliárd ütközést vizsgált, az ezekből származó részecskék nyomát tanulmányozva. Ebben az óriási mintában egy újfajta antianyag-atommagot fedeztek fel, amely az eddig észleltek közül a legnehezebb. Négy antianyag-részecskéből áll: egy antiprotonból, két antineutronból és egy úgynevezett antihiperonból. Az egzotikus antiatommagokat antihiper-hidrogén-4-nek nevezik.

Illusztráció az ősrobbanásról: Pixabay/Gerd Altmann

A RHIC STAR együttműködés tagjai házméretű részecskeészlelő berendezésük segítségével elemezték az ütközésben keletkező nyomok részleteit. Eredményeikről a Nature folyóiratban számoltak be, ahol arról is szóltak, hogy az egzotikus antirészecskéket az anyag és az antianyag közötti különbségek keresésére is lehet használni.

Anyag és antianyag

„Az anyagról és az antianyagról szóló fizikai ismereteink szerint az antianyagnak – az ellentétes töltést kivéve – ugyanazok a tulajdonságai, mint az anyagnak: ugyanaz a tömege, ugyanaz az élettartama, és ugyanazok a kölcsönhatásai” – mondta a STAR munkatársa, Csunlin Vu, a Lanzhou Egyetem és a Kínai Modern Fizikai Intézet közös Magfizikai Tanszékének doktorandusz hallgatója.

„A valóság azonban az, hogy a mi világegyetemünk inkább anyagból, mint antianyagból áll, noha a feltételezések szerint mindkettő azonos mennyiségben jött létre a mintegy 14 milliárd évvel ezelőtti ősrobbanás idején. Hogy miért az anyag dominál az univerzumunkban, az még mindig kérdés, és nem tudjuk a teljes választ.”

A korai világegyetem imitálása

Az antianyag tanulmányozására kiváló helyszín a RHIC, az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának magfizikai kutatásokat végző létesítménye a Brookhaveni Nemzeti Laboratóriumban. A nehézionok – elektronjaiktól megfosztott atommagok – ütközéseivel a protonok és neutronok megolvadnak, és az így keletkező kvarkok és gluonok – a látható anyag legalapvetőbb építőkövei – elegyében születő energia új részecskék ezreit hozza létre.

A korai világegyetemhez hasonlóan a RHIC is közel azonos mennyiségben termel anyagot és antianyagot. Az anyag- és az antianyag-részecskék jellemzőinek összehasonlítása során a kutatók nyomokat találhatnak valamilyen aszimmetriára, amely a mai világban az anyag létezése felé billentette a mérleg nyelvét.

„Az atommagokat is összetartó, felépítésüket meghatározó erős kölcsönhatás kutatása nagy részecskegyorsítóknál végezhető, mint amilyen a RHIC vagy a genfi SPS és LHC, vagy a Németországban épülő FAIR. A helyzet az elektromosság XIX. századi kutatásához, megértéséhez, illetve végül alkalmazásához hasonló. Jelenleg egyre jobban értjük ezt a kölcsönhatást is, a felhalmozott tudásnak pedig az orvoslástól az anyagtudományig sokféle alkalmazása van már most is” – fogalmazott Csanád Máté egyetemi tanár, a STAR-ELTE kutatócsoport vezetője.

Ez is érdekelhet:

• Ennyire szeretik a magyarok a sört: itt van a globális fogyasztási rangsor
• Ez a slágert szólaltatja meg Magyarország harmadik zenélő útja