Forskare har gjort den mest exakta mätningen av antimateria ännu, och resultaten fördjupar bara mysteriet om varför livet, universum och allt där finns.
De nya mätningarna visar att antimateria och materia i otroligt hög grad av precision uppträder identiskt.
Ändå kan de nya mätningarna inte svara på en av de största frågorna i fysiken: Varför, om lika delar materia och antimaterie bildades under Big Bang, är vårt universum idag består av materia?
Universum i balans
Vårt universum bygger på motsatsernas balans. För varje typ av "normal" partikel, tillverkad av materia, finns det en konjugat antipartikel med samma massa som har den motsatta elektriska laddningen som produceras samtidigt. Elektroner har motsatta antielektroner eller positroner; protoner har antiprotoner; och så vidare.
När partiklar och antimateriella partiklar möts, förintar de emellertid varandra och lämnar bara kvar energi kvar. Fysiker påpekade att det borde ha varit lika stora mängder materia och antimateria som skapades av Big Bang, och var och en skulle ha säkerställt den andras ömsesidiga förstörelse och lämnat ett bebisuniversum stängd av livets byggstenar (eller vad som helst, verkligen). Ändå är vi här, i ett universum som består nästan helt av materia.
Men här är kickaren: Vi vet inte om något urvårdande antimateria som gjorde det ur Big Bang. Så varför - om antimateria och materia bete sig på samma sätt - överlevde en typ av materia Big Bang och den andra inte?
Ett av de bästa sätten att besvara den frågan är att mäta de grundläggande egenskaperna hos materien och dess antimateriella konjugat så exakt som möjligt och jämföra dessa resultat, sa Stefan Ulmer, fysiker vid Riken i Wako, Japan, som inte var inblandad i det nya forskning. Om det finns en liten avvikelse mellan materieegenskaper och korrelerade antimateriaegenskaper, kan det vara den första ledtråden att lösa fysikens största whodunit. (Under 2017 fann forskare vissa små skillnader i hur vissa materia-antimateria-parter beter sig, men resultaten var inte statistiskt tillräckligt starka för att räkna som en upptäckt.)
Men om forskare vill manipulera antimateria måste de noggrant göra det. Under de senaste åren har vissa fysiker tagit sig till studien av antihydrogen, eller vätgasens antimateriella motsvarighet, eftersom väte är "en av de saker vi förstår bäst i universum", berättade medförfattare Jeffrey Hangst, en fysiker vid Aarhus universitet i Danmark, till Live Science . Att framställa antihydrogen innebär vanligtvis att blanda 90 000 antiprotoner med 3 miljoner positroner för att producera 50 000 antihydrogenatomer, varav endast 20 fångas med magneter i ett 11-tum långt (28 centimeter) cylindriskt rör för vidare studier.
Nu, i en ny studie publicerad idag (4 april) i tidskriften Nature, har Hangst's team uppnått en aldrig tidigare skådad standard: De har hittills gjort den mest exakta mätningen av antihydrogen - eller någon typ av antimateria. I 15 000 atomer antihydrogen (tror att göra den nämnda blandningsprocessen 750 gånger) studerade de frekvensen av ljus som atomerna avger eller absorberar när de hoppar från ett lägre energitillstånd till ett högre.
Forskarnas mätningar visade att antihydrogenatomernas energinivåer och mängden absorberat ljus överensstämde med deras vätepartiklar, med en precision på 2 delar per biljon, vilket dramatiskt förbättrade den tidigare mätnoggrannheten i storleksordningen delar per miljard.
"Det är mycket sällsynt att experimentella lyckas öka precisionen med en faktor 100," berättade Ulmer till Live Science. Han tror att om Hangsts team fortsätter arbetet i ytterligare 10 till 20 år kommer de att kunna höja nivån på vätespektroskopi med ytterligare en faktor 1000.
För Hangst - talesman för ALPHA-samarbetet vid European Organisation for Nuclear Research (CERN), som producerade dessa resultat - var denna prestation årtionden att göra.
Att fånga och hålla antimateria var en viktig prestation, sa Hangst.
"För tjugo år sedan trodde folk att detta aldrig skulle hända," sade han. "Det är en experimentell turnékraft för att kunna göra det alls."
De nya resultaten är mycket imponerande, berättade Michael Doser, en fysiker vid CERN som inte var inblandad i arbetet, till Live Science i ett e-postmeddelande.
"Antalet fångade atomer för denna mätning (15 000) är en enorm förbättring av egna poster för bara några år sedan," sade Doser.
Så vad säger till och med den mest exakta mätningen av antimateria? Tja, tyvärr, inte mycket mer än vi redan visste. Som förväntat uppträder väte och antihydrogen - materia och antimateria på samma sätt. Nu vet vi bara att de är identiska vid en mätning av delar per biljon. Ulmer sade emellertid att mätningen av två delar per biljon inte utesluter möjligheten att något avviker mellan de två typerna av materia på en ännu högre grad av precision som hittills har trotsat mätningen.
När det gäller Hangst är han mindre upptagen av att svara på frågan om varför vårt materiauniversitet existerar utan antimateria - vad han kallar "elefanten i rummet." Istället vill han och hans grupp fokusera på att göra ännu mer exakta mätningar och utforska hur antimateria reagerar med tyngdkraften - faller det ner som normal materia, eller kan det falla upp?
Och Hangst tror att mysteriet skulle kunna lösas före slutet av 2018, då CERN stänger av i två år för uppgraderingar. "Vi har andra knep i ärmet," sade han. "Håll dig uppdaterad."
