Kiihdytinlaboratorio Cernin tutkijat ovat onnistuneet manipuloimaan antimateriaa lasersäteillä. Kerta on ensimmäinen maailmassa koskaan.
Tarkemmin sanoen antimateriatutkimuksen Alpha-koelaitteessa antivedyn vapaita atomeja onnistuttiin kylmentämään 121,6 nanometrin aallonpituuden laserilla alle 0,01 kelvinin lämpötilaan eli reilut 10 kertaa alkuperäistä kylmemmäksi.
Tyypillisin laserkylmennyksen menetelmä, jota myös Alpha-laitteen tutkijat käyttivät, perustuu doppler-ilmiöön ja laserin luonteeseen äärimmäisen ”puhtaana” valona eli sen kapeaan kaistanleveyteen.
Laseria kohti liikkuvat atomit tai molekyylit ”näkevät” laserin aallonpituuden hieman lyhyempänä kuin poispäin liikkuvat. Jos laserin aallonpituus on säädetty sopivasti jonkin tietyn spektriviivan suhteen, atomi imee laservaloa vain laseria kohti liikkuessaan, mutta ei poispäin liikkuessaan.
Koska fotoneilla eli valohiukkasilla on liikemäärä, tämä prosessi hidastaa ja siten kylmentää kohteena olevaa kaasua.
Koska fotonit ovat lisäksi sähköisesti varauksettomia, prosessi toimii periaatteessa yhtä hyvin tavalliselle aineelle kuin antiaineelle. Käytännössä se on kuitenkin antivedyn osalta vaikeaa, tutkijat selittävät tieteellisessä artikkelissaan.
Yksi syy on se, että laitteisto antivedyn tuottamiseen täytyy sijoittaa samaan tilaan itse laserin kanssa. Toiseksi, koska antimateria tuhoaa itsensä kosketuksissa tavallisen aineen kanssa, on antivetykaasu äärimmäisen harvaa – noin 10 miljardia kertaa harvempaa kuin normaali vety vastaavissa kokeissa.
Koko koelaitteessa olikin kerrallaan vain noin 1 000 antivetyatomia, mikä on valtavan vähän. Niinpä laserin edessä ei ollut paljonkaan antihiukkasia, joihin osua.
– Tämä on vuosien mittaisen tutkimuksen ja insinöörityön kulminaatio, hehkutti tutkimukseen osallistunut Takamasa Momose lehdistötiedotteessa.
Kanadalaisessa Brittiläisen Kolumbian yliopistossa työskentelevä Momose vastasi laserin kehitystyöstä.
Tieteellinen raportti tutkimuksista on julkaistu Nature-lehdessä kansikuva-artikkelina. Artikkeli on vapaasti luettavissa. Nature ja sen kilpailija Science ovat tasaväkisesti maailman arvostetuimmat tieteelliset julkaisut.