CERN Accelerating science

Geneva, 4 January 1996で初めて生成された反物質の原子。 1995年9月、Walter Oelert教授とJülich IKP-KFA、Erlangen-Nuernberg大学、GSI Darmstadt、Genoa大学の国際チームは、反物質を構成する反粒子から原子を合成することにはじめて成功した。 この原子は、反陽子とキセノン原子の衝突により、3週間かけて9個生成された。 それぞれの原子は約400億分の1秒の間存在し、10メートルの距離をほぼ光速で移動し、通常の物質と対消滅した。

通常の原子は、原子核の周りを回る多数の電子から構成されている。 水素原子は最も単純な原子で、原子核は陽子からなり、その周りを電子が1個回っている。 反水素の作り方はとても簡単で、反陽子を1つ、反電子を1つ持ち出して、その周りを周回させるだけである。 反粒子は地球上に存在しないので、実験室で作るしかないのだ。 実験者たちは、以前に作った反陽子をCERN1の低エネルギー反陽子リング(LEAR)の周りで、1秒間に約300万回、1周するたびにキセノンガスのジェットを通過させて渦を巻いた。 (ごくまれに、反陽子がキセノン原子を通過する際に、自身のエネルギーの一部を電子と反電子(通常、陽電子と呼ばれる)に変換することがありました。 さらに稀なケースとして、陽電子の速度が反陽子の速度に十分に近づき、2つの粒子が結合して、反水素の原子が作られました(原理の図を参照)。 もし反水素の振る舞いが普通の水素とほんのわずかでも違えば、物理学者は物質と反物質の間の対称性についての既成概念の多くを見直すか放棄しなければならないだろう。 ニュートンの重力に関する歴史的な研究は、リンゴが地球に落ちるのを見たことがきっかけだったとされているが、「反リンゴ」も同じように落ちるのだろうか? 反物質は物質と同じように重力下で「働く」と考えられていますが、もし自然がそうでない選択をしたのなら、私たちはその方法と理由を見つけ出さなければなりません。 比較は100万分の1兆分の1という非常に高い精度で行うことができ、この小さなスケールの非対称性さえも、宇宙の理解にとって非常に大きな影響を与えることになります。 このような非対称性を調べるには、反原子を数秒、数分、数日、数週間と静止させなければならない。 反物質の保存に必要な技術は、現在CERNで精力的に開発中である。

CERNにおける史上初の反物質原子の生成は、反世界の体系的な探求への扉を開いた。 CERNは、欧州素粒子物理学研究所で、ジュネーブに本部がある。 現在、加盟国はオーストリア、ベルギー、チェコ、デンマーク、フィンランド、フランス、ドイツ、ギリシャ、ハンガリー、イタリア、オランダ、ノルウェー、ポーランド、ポルトガル、スロバキア、スペイン、スウェーデン、スイス、イギリスである。 イスラエル、日本、ロシア連邦、トルコ、欧州委員会、ユネスコはオブザーバー資格を持っています。

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