Antimadde temelde zıt yüke sahip normal maddedir. İşte bu kadar. Kulağa pek heyecan verici gelmese de, bu basit farkın muazzam sonuçları vardır: esas olarak, madde ve antimadde ne zaman karşılaşsa, bir enerji patlamasıyla birbirlerini yok ederler. Eğer bunu kullanabilirsek, şimdiye kadarki en verimli uzay aracı motorlarını ya da en yıkıcı silahları yapabiliriz. İnsanlığı tanıdığımız için paramızı ikincisine yatırıyoruz.
Her neyse, her parçacığın bir anti parçacığı vardır ve bunlar bir araya gelerek bilinen elementlerin daha büyük anti atomlarını oluşturabilmelidir — antihidrojen ve antihelyum üretilmiştir, ancak teorik olarak bütün bir anti periyodik tablo olmalıdır.
Şimdi bilim insanları şimdiye kadarki en ağır antimadde çekirdeğini, antihiperhidrojen-4 olarak bilinen bir maddeyi üretti. Bu madde bir antiproton, iki antinötron ve bir antihiperondan oluşuyor. Protonlar ve nötronlar iyi bilinirken, hiperonlar daha az bilinir, ancak esasen bir nötronun biraz daha ağır bir versiyonudur.
Bu antinükleiler, evrenin ilk zamanlarındaki koşulları yeniden yaratan bir parçacık hızlandırıcısı olan Relativistik Ağır İyon Çarpıştırıcısı'nda (RHIC) üretildi. Burada ağır elementler birbirine çarptırılarak, bazı antimadde parçacıkları da dahil olmak üzere yeni parçacık yağmurları üretiliyor. Son derece nadir durumlarda, bu antimadde parçacıklarından bazıları bir araya gelerek daha karmaşık antinükleuslar oluşturur. Aslında, bu çarpışmalarda üretilen milyarlarca parçacık arasında sadece 16 antihiperhidrojen-4 çekirdeği güvenle tespit edildi.
Projenin eş sözcülerinden Lijuan Ruan, "Bu dört kurucu parçacığın RHIC çarpışmalarından, bu antihiper çekirdeği oluşturmak için birleşebilecekleri kadar birbirine yakın çıkması sadece şans eseri" dedi.
Bu antihiperhidrojen-4 çekirdeklerinin nanosaniyenin 10'da biri kadar bir sürede bozunması nedeniyle bunları tespit etmek kolay değildir. Bunun yerine, cihazlar bozundukları parçacıkları tespit ederek, orijinal ağır atomların çarpışmasından sonra belirli bir mesafe kat ederek bir çekirdekte kısa bir süre "birlikte" geçirip geçirmediklerini görmek için yollarını izliyor.
Ekip, tespitlerinden yola çıkarak antihiperhidrojen-4'ün yaşam süresini hiperhidrojen-4'ünkiyle karşılaştırabildi ve aynı göründüklerini tespit etti. Bu beklenen bir durumdu, çünkü aynı elementlerin madde ve antimaddeleri sadece yükleri bakımından farklılık göstermeliydi — ancak Standart Model'in ötesindeki fiziğe işaret edecek başka farklılıklar olma ihtimali de var.
Antimaddeyi daha iyi anlamak fizikteki en derin sorunlardan birini yanıtlamamıza yardımcı olabilir: neden buradayız? En iyi modellerimiz madde ve antimaddenin Büyük Patlama'da eşit miktarda yaratılmış olması gerektiğini öne sürüyor, ancak durum böyle olsaydı, sürekli yok olma olaylarının şimdiye kadar evreni boş bırakmış olması gerekirdi.
Bu açıkça gerçekleşmediğine göre, antimaddeden daha fazla madde yaratan küçük bir dengesizlik olmalı ve ikisi arasındaki farkları incelemek, ne olduğunu bulmamıza yardımcı olabilir. Araştırmadaki bir sonraki adım, bu parçacıkların ve antiparçacıkların kütlelerindeki farklılıkları kontrol etmektir.
Çalışma Nature dergisinde yayımlandı.