항정신병 헬륨

Antiprotonic helium
항정신병 헬륨 원자의 도식화.
안티마터
A Feynman diagram showing the annihilation of an electron and a positron (antielectron), creating a photon that later decays into an new electron–positron pair.
안티파티클레스

오니아

개념과 현상
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사람과 몸

항정신병 헬륨은 헬륨 핵 주위를 도는 항정신병자와 전자로 구성된 3체 원자다.그래서 그것은 부분적으로 물질로 만들어지고, 일부는 반물질로 만들어진다.전자와 항정신병자 모두 각각 -1의 전하를 가지고 있는 반면 헬륨 핵은 +2의 전하를 가지고 있기 때문에 원자는 전기적으로 중립적이다.

생산

이러한 이국적인 원자는 항트로톤과 보통의 헬륨 가스를 혼합하는 것만으로 생성될 수 있다; 항트로톤은 화학 반응으로 정상적인 헬륨 원자에 포함된 두 개의 전자 중 하나를 자연적으로 제거한 다음, 전자의 위치에 있는 헬륨 핵의 궤도를 돌기 시작한다.이것은 헬륨 가스에 도입된 항정신병 약 3%의 경우에 발생할 것이다.원주 양자수가 많고 각운동량 양자수가 38 안팎인 항정신병자 궤도는 헬륨핵 표면에서 멀리 떨어져 있다.따라서 항정신병자는 수십 마이크로초 동안 핵 주위를 공전할 수 있으며, 마침내 표면에 떨어져 전멸한다.

레이저 분광학

항정신병 헬륨 원자는 CERN에서 ASACUSA 실험에 의해 연구되고 있다.이러한 실험에서 원자는 헬륨 가스에 있는 항정신병자 광선을 멈추게 하여 먼저 생성된다.그러면 원자들은 강력한 레이저 광선에 의해 조사되는데, 이것은 그 안에 있는 항트로톤들이 공명하게 하고 한 원자 궤도에서 다른 원자 궤도로 뛰어오르게 한다.

2022년 ASACUSA는 항정신병 헬륨 스펙트럼 라인이 예기치 않게 좁아지는 것을 발견했다.[1][2][3]

항정신병자와 전자사이의 질량비 측정

ASACUSA 실험은 원자를 공명시키는 데 필요한 레이저 광선의 특정 주파수를 측정함으로써 그들이 전자보다 1836.1536734(15)배 더 큰 질량으로 측정한 항정신병 물질의 질량을 측정했다.[4]이는 실험의 확실성 수준 내에서 "일반적인" 양성자의 질량과 같다.이는 CPT(충전, 패리티, 시간 역전의 줄임말)라고 하는 자연의 근본 대칭성을 확인하는 것이다.이 법칙은 전하축의 동시역전, 공간축의 평준화, 시간축의 방향화에도 모든 물리적 법칙은 변하지 않는다고 되어 있다.이 이론의 한 가지 중요한 예측은 입자와 입자의 질량이 정확히 같아야 한다는 것이다.

항정신병, 양성자 질량 및 전하 비교

위 결과를 항정신병 헬륨의 레이저 분광법과 CERN의 ATRAP 및 BASE 협업에 의해 수행된 항정신병 사이클론 주파수의 별도 고정밀 측정값으로 비교함으로써 항정신병 헬륨의 질량 및 전하를 양성자 값과 정밀하게 비교할 수 있다.가장 최근의 그러한 측정은 항정신병자의 질량(및 전하의 절대값)이 10억분의 0.5정도의 양성자의 질량과 같다는 것을 보여준다.

항정신병 헬륨 이온

항정신병 헬륨 이온은 헬륨 핵과 궤도를 선회하는 항정신병 물질로 구성된 2체 물체다.전하가 +1이다.2005년 ASACUSA 실험에 의해 최대 100ns의 수명을 가진 냉이온이 생산되었다.

파이오닉 헬륨

참고 항목: 카온 수소

2020년 폴 셰러연구소(PSI)와 공동으로 렙톤을 포함한 원자에서 최초로 분광 측정에 의한 장수하는 파이온 헬륨의 실험 검증을 보고하였다.그것의 존재는 1964년 테네시 대학의 조지 콘도에 의해 버블 챔버 트랙의 일부 이상 현상을 설명하기 위해 예측되었지만 그것의 존재에 대한 확실한 증거는 얻어지지 않았다.이 실험에서 고리 사이클로트론으로부터 음전하를 받은 피온은 자기적으로 초유체 헬륨으로 채워진 탱크에 집중되어 원자에서 전자를 방출하고 그 자리를 대신하게 되었다.이후, 생산을 확인하기 위해, 다양한 주파수에서 레이저 광선을 발사하여 1631 nm의 특정 주파수에서 파이온이 궤도에서 내면으로 양자점프를 거치면서 공명하게 되고 결국 양성자, 중성자, 중수소로 분해되는 핵으로 들어가게 된다.이 실험은 고도의 기술력을 입증했고 실험의 설계와 건설을 포함하여 8년이 걸렸다.[5][6][7]

참고 항목

참조

  1. ^ Sótér, Anna; Aghai-Khozani, Hossein; Barna, Dániel; Dax, Andreas; Venturelli, Luca; Hori, Masaki (2022-03-16). "High-resolution laser resonances of antiprotonic helium in superfluid 4He". Nature: 1–5. doi:10.1038/s41586-022-04440-7. ISSN 1476-4687.
  2. ^ "ASACUSA sees surprising behaviour of hybrid matter–antimatter atoms in superfluid helium". CERN. Retrieved 2022-03-17.
  3. ^ "Icy Antimatter Experiment Surprises Physicists". Quanta Magazine. 2022-03-16. Retrieved 2022-03-17.
  4. ^ Hori, M.; et al. (2016). "Buffer-gas cooling of antiprotonic helium to 1.5 to 1.7 K, and antiproton-to-electron mass ratio". Science. 354 (6312): 610–4. Bibcode:2016Sci...354..610H. doi:10.1126/science.aaf6702. PMID 27811273.
  5. ^ Hori, Masaki; Aghai-Khozani, Hossein; Sótér, Anna; Dax, Andreas; Barna, Daniel (6 May 2020). "Laser spectroscopy of pionic helium atoms". Nature. 581 (7806): 37–41. doi:10.1038/s41586-020-2240-x. ISSN 1476-4687.
  6. ^ "ASACUSA sees surprising behaviour of hybrid matter–antimatter atoms in superfluid helium". CERN. Retrieved 2022-03-16.
  7. ^ "Pionic helium". www.mpq.mpg.de. Retrieved 2022-03-16.

추가 읽기