Anyag - Antianyag - Banán

A fizika magyarázata szerint, az Univerzum olyan alapvető részecskékből áll, mint például az elektronok, amelyek minden atomban megtalálhatók. A Standard Modell, mely a fizikusok legjobb elméleti modellje az univerzumban található összes anyag szubatomi tulajdonságainak leírására azt jósolja, hogy minden alapvető részecskének lehet egy hasonló antirészecske párja. Együttesen az antianyag részecskéket, - amelyek szinte azonosak anyag-részecske megfelelőikkel kivéve, hogy ellentétes töltéssel rendelkeznek, - antianyagnak nevezzük.

A standard modell szerint az anyag és antianyag egyenlő mennyiségben keletkezett az ősrobbanás idején, és Univerzumunk mégis szinte teljes egészében anyagból áll. A tudósok most nyomot taláhattak ennek a rejtélynek a megoldására. 

A banánra visszatérve, kis mennyiségű kálium-40-et tartalmaz, a kálium természetben előforduló izotópját. Amint a kálium-40 lebomlik, időnként kilép belőle egy pozitron a folyamat során. A saját testünk is tartalmaz kálium-40-et, ami azt jelenti, hogy mi magunk is bocsájtunk ki pozitronokat. Az antianyag az anyaggal érintkezve azonnal elpusztul, tehát ezek az antianyag részecskék nagyon rövid élettartamúak.

Körte alak

Elméletben az elektromos dipólmomentum (EDM) lehetővé teheti az anyag és antianyag különböző sebességű bomlását, magyarázatot adva ezzel az univerzumban található anyag és antianyag  mennyiségek aszimmetriájára.

A körte alakú magokra ideális fizikai rendszerekként tekintenek, melyekben meg lehet vizsgálni az EDM-et olyan alapvető részecskékben, mint például egy elektron. A körte alak már önmagában azt jelenti, hogy a mag EDM-et hoz létre azáltal, hogy a protonok és neutronok nem egyenletesen oszlanak el az egész atommagban.

A Nyugat-Skóciai Egyetem (UWS) és a Strathclyde Egyetem tudósai felfedezték, hogy a tórium elem izotópjainak van a legtöbb körte-alakúbb magja, az eddig megismertek közül. A tudósok szerint a tórium-228-hoz hasonló magok felhasználhatók az anyagot és az antianyagot körülölelő rejtély feloldásához.

Dr. David O'Donnell, az UWS projektvezetője elmondta: „A kutatásunk demonstrálta, hogy jó ötletekkel, a világ vezető atomfizikai kísérletei is elvégezhetők az egyetemi laboratóriumokban. Ez a munka kiegészíti azokat a kísérleteket, amelyeket az UWS nukleáris fizikusai vezetnek a nagy kísérleti létesítményekben szerte a világon. Az ilyen kísérletek elvégzése kiváló képzést biztosít a diákjaink számára.” 

14 milliárd év

A körte alakú mag okán az olyan magokat, mint a tórium-228, ideális jelöltekként azonosították az EDM létezésének felfedezéséhez. A torium-232 felezési ideje 14 milliárd év, ami azt jelenti, hogy nagyon lassan bomlik. Ennek a magnak a bomlási lánca létrehozza a tórium-228 atommag gerjesztett kvantummechanikai állapotait, ez ilyen állapotok azután a létrehozásuk nanoszekundumain belül bomlanak, gammasugarak kibocsátásával.

Az ultra-ritka és gyors bomlások kimutatására rendkívül érzékeny, korszerű szcintillátor detektorokat használtak. Az érzékelők és a jelfeldolgozó elektronika gondos konfigurálásával a tudósok pontosan meg tudták mérni a gerjesztett kvantumállapotok élettartamát másodperc két trilliomod (10 a mínusz 18-on) részének pontosságával. Minél rövidebb ideig áll fenn a kvantumállapot, annál hangsúlyosabb a tórium-228 mag körte alakja - annál nagyobb esélye van a kutatóknak az EDM megtalálására. 

Dino Jaroszynski professzor, a Strathclyde Egyetem Plazma-alapú Gyorsítók Alkalmazásának Skót Központja (SCAPA) igazgatója elmondta: „Ez az együttműködésben megvalósított erőfeszítés, amely különféle tudósok csoportjainak szakértelmére támaszkodik, kiváló példa arra, hogy a közös munka miként vezethet áttöréshez.”

(Forrás: Nature Physics Képek: UWS, Pexels)