Ilmu terbaik - persoalan yang menangkap dan memaksa mana-mana manusia - diselitkan dalam misteri. Sekiranya ini berlaku, kedua-dua jenis zarah itu akan saling memusnahkan, meninggalkan Alam Semesta yang diserap oleh tenaga.
Seperti keberadaan kita membuktikan, itu tidak berlaku. Sebenarnya, alam semestinya mempunyai satu bahagian dalam 10 bilion pilihan untuk bahan berbanding antimateri. Ini adalah salah satu misteri terbesar dalam fizik moden.
Tetapi Large Hadron Collider bekerja keras, secara harfiah mendorong masalah ke had, untuk menyelesaikan misteri yang menawan ini. Minggu ini, CERN mencipta sebilangan atom antihidrogen, yang membolehkan para saintis mengambil ukuran tepat antimateri sukar difahami ini untuk pertama kalinya.
Antipartikel serupa dengan zarah jirim kecuali tanda cas elektriknya. Oleh itu, sementara hidrogen terdiri daripada proton bermuatan positif yang diorbit oleh elektron bermuatan negatif, antihidrogen terdiri daripada antiproton bermuatan negatif yang diorbit oleh anti-elektron bermuatan positif, atau positron
Walaupun antimateri primordial tidak pernah diperhatikan di Alam Semesta, ada kemungkinan untuk membuat antihidrogen dalam pemecut zarah dengan mencampurkan positron dan antiproton tenaga rendah.
Pada tahun 2010, pasukan ALPHA menangkap dan menyimpan atom antihidrogen untuk pertama kalinya. Kini pasukan berjaya mencipta pancaran zarah antihidrogen. Dalam makalah yang diterbitkan minggu ini di Nature Communications, pasukan ALPHA melaporkan pengesanan 80 atom antihidrogen 2.7 meter ke hilir dari pengeluaran mereka.
"Ini pertama kalinya kami dapat mempelajari antihidrogen dengan tepat," kata jurucakap ALPHA Jeffrey Hangst dalam siaran pers. "Kami optimis teknik menjebak ALPHA akan menghasilkan banyak pandangan seperti itu di masa depan."
Salah satu cabaran utama adalah menjauhkan antihidrogen dari bahan biasa, sehingga keduanya tidak saling memusnahkan. Untuk melakukannya, kebanyakan eksperimen menggunakan medan magnet untuk memerangkap atom antihidrogen cukup lama untuk mempelajarinya.
Walau bagaimanapun, medan magnet yang kuat menurunkan sifat spektroskopi atom antihidrogen, jadi pasukan ALPHA harus mengembangkan susunan inovatif untuk memindahkan atom antihidrogen ke wilayah di mana mereka dapat dikaji, jauh dari medan magnet yang kuat.
Untuk mengukur muatan antihidrogen, pasukan ALPHA mengkaji lintasan atom antihidrogen yang dilepaskan dari perangkap dengan adanya medan elektrik. Sekiranya atom antihidrogen mempunyai muatan elektrik, medan akan memesongkannya, sedangkan atom neutral tidak akan terpantul.
Hasilnya, berdasarkan 386 peristiwa yang dirakam, memberikan nilai muatan elektrik antihidrogen pada -1,3 x 10-8. Dengan kata lain, cajnya serasi dengan sifar hingga lapan tempat perpuluhan. Walaupun keputusan ini tidak mengejutkan, kerana atom hidrogen tidak elektrik secara elektrik, ini adalah kali pertama pengisian antatom diukur dengan ketepatan tinggi.
Di masa depan, apa-apa perbezaan yang dapat dikesan antara jirim dan antimateri dapat membantu menyelesaikan salah satu misteri terbesar dalam fizik moden, membuka jendela ke alam sains yang baru.
Makalah ini telah diterbitkan dalam Nature Communications.
