Northwestern, tek bir pozitronu aylarca hapsetmeyi başardı

Northwestern Üniversitesi'ndeki fizikçiler, elektronun antimadde karşılığı olan tek bir pozitronu aylarca hapsetmeyi başardı. Ekip, parçacığı mutlak sıfıra yakın sıcaklıklara kadar soğuttu ve onu yok etmeden kuantum durumlarını büyük bir hassasiyetle kontrol etti. Çalışma Physical Review Letters dergisinde yayımlandı.

Gerald Gabrielse liderliğindeki ekip, tek pozitronlu kuantum siklotronu adlı bir cihaz geliştirdi. Cihaz, elektrik ve manyetik alanlarla parçacığı vakumda, en düşük enerji durumunda tutuyor. Bu durumda araştırmacılar parçacığın kuantum davranışında kontrollü değişiklikler yaratabiliyor. Yöntem parçacığı yok etmediği için aynı pozitron üzerinde aylar boyunca ölçümler tekrarlanabildi.

Antimaddeyi incelemek neden zor

Matematik, her madde parçacığının bir karşı parçacığı olduğunu öngörüyor ve deneyler bunu doğruladı. Dolayısıyla evrende her ikisinden de benzer miktarda bulunmalı. Oysa gözlemlediğimiz hemen her şey sıradan maddeden oluşuyor ve nedenini hâlâ bilmiyoruz.

Antimadde laboratuvarlarda üretilebiliyor, ancak bir karşı parçacık sıradan maddeyle temas ettiğinde ikisi birbirini yok edip enerji açığa çıkarıyor. Bu yüzden araştırmacılar karşı parçacıkları yalıtmak için vakum odaları ve elektromanyetik alanlar kullanıyor. Bu sorunu yalnızca kısmen çözüyor; kuantum ölçeğindeki davranışları incelemek hâlâ zor.

Sırada ne var

Bir elektron ile pozitronun kütlesi aynı, elektrik yükleri ise zıt. Bu ikisinin tam olarak ne kadar benzediği ve şimdiye kadarki deneylerde gözden kaçmış küçük farkların olup olmadığı ise açık bir soru. Araştırmacılar iki parçacığın manyetik özelliklerini karşılaştırmak istiyor. Elektronlarla çok hassas ölçümler yapılmış durumda, ancak pozitronlarda aynı hassasiyete ulaşmak daha zor oldu.

American Physical Society'ye göre yeni cihaz, antimadde parçacıklarında daha önce mümkün olandan yaklaşık 30 kat daha hassas ölçümlere olanak tanıyabilir. Deney şimdiye kadar iki parçacık arasında beklenmedik bir fark göstermedi. Elde edilen şey, bu farkları saptama yeteneğinde bir iyileşme. Gelecekteki ölçümler bir pozitronun manyetik alanlara elektrondan farklı tepki verdiğini gösterirse, bilim insanlarının madde ve antimaddeyi açıklayan bazı yasaları gözden geçirmesi gerekecek.