Fysici zijn er voor de eerste keer in geslaagd om antiwaterstofatomen te vangen. Dit is de antimaterie-variant van normale waterstof. Dankzij deze vangst kunnen zij onderzoeken in hoeverre antiwaterstof verschilt van normale waterstof. Misschien leren wetenschappers meer over licht, zwaartekracht en wat er met antimaterie is gebeurd in het heelal.

Antimaterie is hetzelfde als normale materie, alleen heeft ieder deeltje een negatieve lading. Zo heeft een positron een positieve lading, terwijl de tegenhanger – een elektron – een negatieve lading heeft. Wanneer beide deeltjes bij elkaar in de buurt komen, dan vernietigen ze elkaar. Dit proces wordt in de kwantumfysica ‘annihilatie’ genoemd. U kunt het vergelijken met een rekensom: 3 + -3 = 0.

Theorie of realiteit?
Toch is er veel nog niet bewezen. Niemand heeft tot nu toe kunnen testen of antimaterie hetzelfde gedrag vertoont als de lading wordt omgedraaid. Oftewel: wat als een positron een negatieve lading heeft? Wordt het dan een normale elektron?

Als er sprake is van veranderingen tussen antiwaterstof en waterstof, dan heeft dat gevolgen voor het lichtspectrum en hoe wij de aardse zwaartekracht ervaren. Kortom, wie weet worden de poten onder het standaardmodel van de deeltjesfysica doorgezaagd.

Eén microseconde
Het Europese Centrum voor Nucleair Onderzoek in Zwitserland heeft antiwaterstof gevangen. Dit lukte wetenschappers in 2002 al, maar toen bleven de atomen slechts een microseconde bestaan. Ze botsten namelijk snel op normale atomen, waarna ze verdwenen. De enige manier om antiwaterstofatomen te vast te houden is door ze te vangen. Dan kunnen er namelijk geen normale atomen bijkomen.

WIST U DAT…

…fysici onlangs de zwaarste antimaterie ooit ontdekten?

Beet!
De wetenschappers van het ALPHA-team (Antihydrogen Laser PHysics Apparatus) slaagden erin om de antideeltjes te vangen. Zij maakten gebruik van een container en verhoogden gaandeweg het magnetische veld rondom deze container. De magnetische spiegels reflecteerden antiwaterstofatomen terug naar het centrum. Een pittige taak, want de wetenschappers moesten de temperatuur van de atomen zeer laag houden: minder dan een halve graad boven het absolute nulpunt.

De wetenschappers produceerden tien miljoen antiwaterstofatomen. In totaal slaagden zij erin om 38 atomen vast te houden. “Dat lijken er niet veel, maar 38 is een nieuw record”, legt professor Joel Fajans van de universiteit van Californië uit.

Experimenten
Binnenkort beginnen de eerste experimenten met de antimaterie. De fysici laten de atomen gloeien en kijken wat voor lichtspectrum er wordt geproduceerd. Theoretisch gezien zouden de antiwaterstofatomen hetzelfde licht moeten afgeven als normale waterstofatomen. Zo niet? Dan is er sprake van een probleem.

En dan is er nog dat andere probleem. “Er moet evenveel materie als antimaterie in het heelal zijn”, aldus Clifford Surko van de universiteit van Californië. “Maar er is veel meer materie. Hoe is deze asymmetrie ontstaan? We weten dat nu nog niet.”