Forskare med det CERN-baserade ALPHA-samarbetet har meddelat världens första laserbaserade manipulation av antimateria, utnyttja ett tillverkat-i-Kanada lasersystem för att kyla ett prov av antimateria ner till nära absolut noll. Prestationen, detaljerad i en artikel som publicerades idag och presenterades på omslaget till tidningen Natur , kommer att avsevärt förändra landskapet inom antimaterieforskning och främja nästa generations experiment.

Antimateria är den andra världsliga motsvarigheten till materia; den uppvisar nästan identiska egenskaper och beteenden men har motsatt laddning. Eftersom de utplånas vid kontakt med materia, antimaterialatomer är exceptionellt svåra att skapa och kontrollera i vår värld och hade aldrig tidigare manipulerats med en laser.

"Dagens resultat är kulmen på ett år lång program för forskning och teknik, genomförs på UBC men stöds av partners från hela landet, "sa Takamasa Momose, forskaren vid University of British Columbia (UBC) med ALPHAs kanadensiska team (ALPHA-Canada) som ledde utvecklingen av lasern. "Med denna teknik, vi kan ta itu med långvariga mysterier som:”Hur reagerar antimateria på gravitationen? Kan antimateria hjälpa oss att förstå symmetrier i fysik? '. Dessa svar kan i grunden förändra vår förståelse av vårt universum. "

Sedan introduktionen för 40 år sedan har lasermanipulation och kylning av vanliga atomer har revolutionerat modern atomfysik och möjliggjort flera Nobelvinnande experiment. Resultaten i Natur markera den första förekomsten av forskare som tillämpar dessa tekniker på antimateria.

Genom att kyla antimateria, forskare kommer att kunna utföra en mängd olika precisionstester för att ytterligare undersöka egenskaperna hos antimateria, inklusive experiment som kan lysa upp vårt universums grundläggande symmetrier. Dessa tester kan ge ledtrådar om varför universum huvudsakligen består av materia och inte lika delar materia/antimateria som förutses av Big Bang -modeller.

"Det var en lite galet dröm att manipulera antimateria med laser, "sa Makoto Fujiwara, ALPHA-Canadas talesperson, TRIUMF -forskare, och den ursprungliga förespråkaren för laserkylningsidén. "Jag är glad över att vår dröm äntligen har gått i uppfyllelse till följd av ett enormt lagarbete av både kanadensiska och internationella forskare."

Lasermanipulationen av antimateria öppnar också dörren till en rad olika avancerade fysikinnovationer. Momose och Fujiwara leder nu ett nytt kanadensiskt projekt, kallad HAICU, att utveckla nya kvanttekniker för antimateriastudier. "Min nästa dröm är att göra en" fontän "av anti-atomer genom att kasta det laserkylda antimaterialet i fritt utrymme. Om det förverkligas, det skulle möjliggöra en helt ny klass av kvantmätningar som tidigare var otänkbara, "sa Fujiwara." Dessutom, vi är ett steg närmare att kunna tillverka världens första antimaterialmolekyler genom att förena anti-atomer tillsammans med vår lasermanipuleringsteknik, sa Momose.

Resultaten markerar en avgränsningsmoment för ALPHA:s decennier långa program för antimaterieforskning, som började med skapande och infångning av vätgas i ett världsrekord på tusen sekunder 2011. Samarbetet gav också en första glimt av antivätningsspektret 2012, ställa in räcken som begränsar tyngdkraftens effekt på antimateria 2013, och visade upp en antimateria -motsvarighet till ett nyckelspektroskopiskt fenomen 2020.