Det är ett av de största mysterierna i universum:Varför finns det så mycket mer materia än antimateria?

I universums tidiga dagar fanns det förmodligen lika stora mängder av varje, men av någon anledning, i dag, vårt universum domineras av materia.

Denna asymmetri kan ha att göra med att materia och antimateria inte beter sig på exakt samma sätt – de är inte exakta spegelmotsatser till varandra.

Ett forskarlag, ledd av professor Jeffrey Hangst från Aarhus Universitet, Danmark, ville ta reda på om detta var sant. Med hjälp av Alpha-2-experimentet vid CERN i Schweiz, de kunde hålla antiväteatomer i ett fält tillräckligt länge för att mäta dem.

De utförde extremt exakta mätningar, visar att väte och antiväte beter sig på exakt samma sätt när de exciteras med en laser.

Resultaten publiceras i tidskriften Natur .

100 gånger mer exakta mätningar

En vanlig väteatom består av en positivt laddad proton och en negativt laddad elektron. Antiväte under tiden, består av en negativt laddad antiproton och en positivt laddad positron - en elektrons antipartikel.

Forskare lyckades först mäta skillnaden mellan de två energitillstånden av antiväte 2016.

Nu, de kan mäta spektrumet av antiväte (hur det absorberar och avger ljus) 100 gånger mer exakt än vad de kunde för bara ett och ett halvt år sedan.

Det är en bra prestation eftersom antimateria inte är lätt att producera, fånga, eller butik. Så snart antimateria möter materia, de försvinner i en explosion av energi.

25 års arbete lönade sig

Forskare har nu upptäckt att antiväte och väte kräver samma mängd energi för att byta tillstånd:Det krävs lika mycket energi för att få en elektron eller en positron att ta ett kvanthopp och varje skillnad mellan de två är absolut liten.

De mätte detta i den hyperfina strukturen av antivätespektrumet.

"Då hittade vi bara spektrallinjen, men nu ser mätningarna ut precis som vad vi ser när vi mäter väte, säger Hangst, som har arbetat med detta i mer än 25 år.

"Det har gått väldigt fort de senaste åren - bättre än väntat. Ibland tror jag faktiskt att jag kanske drömmer, " han säger.

Ännu mer exakta mätningar på väg

"Men vi är inte där än. Vi har fortfarande brist på precisionsnivån med vilken vi kan mäta väte - med en faktor 500, säger Hangst.

"Men vi vet nu att det inte finns något som hindrar oss från att komma dit. Det kommer bara att ta några år att göra, " han säger.

För att detta ska hända, de kommer att behöva uppgradera sin utrustning. Till exempel, det kommer att kräva en ultraprecis atomklocka.

Teori måste testas

Det kommer att bli en stor överraskning om väte och antiväte visar sig vara så väldigt olika, säger Jørgen Beck Hansen, en experimentell subatomär fysiker från Niels Bohr Institute från Köpenhamns universitet, Danmark.

Förutom skillnaden i avgift, det skulle motsäga fysikernas bästa teorier om partiklar och krafter.

"Om vi ​​tog hela universum, bytte materia med antimateria, speglade det, och lät tiden springa baklänges, då skulle vi enligt våra ekvationer få ett universum som liknar det vi lever i idag, säger Hansen, som inte var involverad i den nya studien.

"Tills vi har vänt på varje sten vet vi inte vad vi kommer att hitta under. Vi bör gå så långt vi kan för att se skillnaden mellan väte och antiväte, " han säger.

"Vi partikelfysiker mäter materia och antimateria med mycket större precision - men Jeff och hans team använder en helt annan metod och mäter olika partiklar. Detta ger oss en oberoende mätning, och detta är viktigt. Det kan avslöja något vi missat med vår metod, säger Hansen.

Denna berättelse är återpublicerad med tillstånd av ScienceNordic, den pålitliga källan för engelskspråkiga vetenskapsnyheter från de nordiska länderna. Läs originalberättelsen här.