Det mest eksotiske antistof nogensinde er fundet i New York
Partikelfysikere ved Brookhaven National Laboratory har lavet den hidtil tungeste atomkerne af antistof. Tysk fysiker mener, at opdagelsen er uden fortilfælde og ændrer vores opfattelse af verden.
3D-kort over atomkerner. N er antal neutroner, og Z er atomnummeret. Den tredje akse S angiver 'strangeness' eller 'særhed'. Negative værdier henviser til antistof. Antihypertriton udvider nu kortet til området for 'sært antistof' (stange antimatter).
Læs også
Læs mere om
Dokumentation
Når partikelfysikerne ved Brookhaven National Laboratory ud for New York skyder tunge guldatomer mod hinanden i Relativistic Heavy-Ion Collider (RHIC), omdannes den enorme energi til nye kernepartikler, der opstår fra et kvark-gluon plasma.
Nu rapporterer forskerne, der benytter STAR-detektoren (Solenoidal Tracker at RHIC), at de har fundet den tungeste atomkerne af antistof, der nogensinde er dannet i en partikelaccelerator.
”Denne opdagelse har konsekvenser uden fortilfælde for vores opfattelse af verden,” forklarer den tyske fysiker Horst Stöcker. ”Dette antistof åbner døren til nye dimensioner i kortet over kernepartikler”.
Den nye antipartikel er en isotop af antibrint med tre kernepartikler, dvs. den består af en negativt ladet kernepartikel (en antiproton) og to neutrale kernepartikler. Men den er ikke, som man måske skulle tro, anti-tritium bestående af en anti-proton og to anti-neutroner. Den nye atomkerne er noget endnu mere mærkeligt: Den er antihypertriton, som består en af en antiproton, en antineutron og en antilambda hyperon.
Standardmodellen i en nøddeskal
Et minimalt kendskab til kernefysikkens Standardmodel er nødvendigt for at forstå betydningen i opdagelsen af antihypertriton. Så her er kvark-teorien i en nøddeskal:
Der findes seks forskellige kvarker, som kommer parvis i tre familier. Up- og down-kvarker udgør første generation og er bestanddelene i protoner og neutroner – byggestenene for grundstoffernes atomkerner. Anden generation består af de tungere kvarker charm og strange, og den tredje familie består af de allertungeste: top og bottom. Alle tre kvark-generationer var til stede ved Big Bang, nu er der stort set kun første generation tilbage.
De mærkelige navne skal man egentligt ikke tænke videre over, et eller andet navn skal kvarkerne have – og navnet kvark har fysikerne hentet fra James Joyce og udtrykket ”Three Quarks for Muster Mark” i Finnegans Wake – protoner og neutroner indeholder jo netop tre kvarker. Derudover findes alle kvarker også i antistof-versioner: antiup, antidown osv.
En proton består af to up-kvarker og en down-kvark. En neutron består af en up-kvark og to down-kvarker. Hyperoner er kernepartikler, der indeholder en eller flere strange-kvarker, men ingen charm- eller bottom-kvark. En lambda-hyperon består således af en up-kvark, en down-kvark og en strange-kvark.
Hypertriton er tungere end helium
I 1952 observerede man hypertriton bestående af en proton, en neutron og en lambda hyperon i den kosmiske stråling. Nu har man altså for første gang fundet dens antistof-version.
Det er sket ved at opsamle data fra 111 millioner kollisioner, når to beams af guldatomer med hastigheder tæt på lysets støder direkte mod hinanden og genskaber betingelser, der svarer til dem, som fandt sted nogle få mikrosekunder efter Big Bang. Der blev fundet 157 hypertritoner og 70 antihypertritoner.
Antihypertritonen har en levetid, der er målt til 182 picosekunder. Det betyder, at den med sin relativistiske hastighed kun tilbagelægger få centimeter, før den henfalder til andre partikler - et af de mulige henfald er til antihelium-3 og en pi-meson.
Massen for antihypertriton er bestemt til 5,3 x 10^-27 kg (2,99 Gev/c^2). Den er dermed tungere end antihelium-3 med en masse på 4,8 x 10^-27 kg (2,72 GeV/c^2). Det gør antihypertriton til den tungeste antistof-atomkerne, der er detekteret.
