Hidrogenul antimateriei are aceeași ciudățenie cuantică ca și hidrogenul normal

Atomii de antimaterie și materie sunt imagini în oglindă perfecte, chiar și atunci când intră în joc fenomene cuantice ciudate.

Nivelurile de energie ale atomilor de antihidrogen – opusele de antimaterie ale atomilor de hidrogen – sunt modificate de un efect cuantic numit deplasarea Lamb, la fel cum sunt atomii de hidrogen, raportează fizicienii pe 19 februarie în Natură.

Atomii de hidrogen pot exista în mai multe stări de energie superioară și inferioară, cunoscute sub numele de niveluri de energie. Unele efecte cuantice subtile modifică ușor acele niveluri de energie. O astfel de modificare – schimbarea Lamb – i-a surprins pe fizicieni când a fost raportată în atomii de hidrogen în 1947. Acea descoperire i-a ajutat pe oamenii de știință să formeze teoria electrodinamicii cuantice, care descrie modul în care lumina interacționează cu particulele încărcate electric. Deplasarea Lamb rezultă din particule zburătoare care, conform electrodinamicii cuantice, apar și dispar în mod constant, chiar și în spațiul gol (SN: 9/12/16).

Acum, schimbarea Lamb a fost observată și în atomii de antihidrogen. Schimbarea energiei este aproximativ de aceeași dimensiune ca și în atomii de hidrogen, raportează cercetătorii din experimentul ALPHA (SN: 19/12/16). Situat la laboratorul de fizică a particulelor CERN din Geneva, ALPHA a dezvăluit, de asemenea, o modificare cunoscută sub numele de divizare a structurii fine. Acest efect are loc și în hidrogen și rezultă din cuplarea spin-orbita, o interacțiune între mișcarea electronului în interiorul atomului și o proprietate cuantică numită spin.

Conform înțelegerii actuale a fizicienilor, atomii de materie și antimaterie ar trebui să aibă aceleași niveluri de energie, pe baza unui principiu numit simetrie de paritate-încărcare sau CPT. Această simetrie înseamnă că fizica ar rămâne aceeași dacă universul ar fi reflectat într-o oglindă, toate antiparticulele ar fi schimbate cu particule și dacă timpul ar merge înapoi.

Până acum, fizicienii nu au descoperit niciodată un caz în care simetria CPT este încălcată. Dar, spune fizicianul Jeffrey Hangst de la Universitatea Aarhus din Danemarca, purtătorul de cuvânt al colaborării ALPHA, „nu poți fi niciodată sigur până nu verifici cu adevărat”.