Antihidrojen
Özellikler

Antihidrojenin n = 1 ve n = 2 durumlarındaki enerji seviyeleri manyetik alanın bir fonksiyonu olarak gösterilmektedir. Dikey eksende, ağırlık merkezi enerji farkı, E1S–2S = 2,4661 × 1015 Hz bastırılmıştır. Noktalı dikey siyah çizgi, tuzağımızın manyetik minimumu olan 1,0327 T'deki alanı temsil eder (yukarıya bakın). Bu alanın yakınındaki enerji seviyelerinin ayrıntıları ve durum etiketleri şeklin sağında gösterilmektedir. Ket gösterimindeki ilk değer, pozitronun toplam açısal momentumunun projeksiyonunun kuantum sayısını, mL + mS'yi temsil eder; burada L, yörünge açısal momentumudur (S durumu için L = 0 ve P durumu için L = 1)., sırasıyla) ve S spindir (S = 1/2). Çift ok, antiprotonun dönüşünü (yukarı veya aşağı) gösterir. Başlangıçta hem 1Sc hem de 1Sd durumları manyetik tuzağımızda sıkışıp kalmıştır. Gri ok, 1Sc aşırı ince durumdaki anti-atomları ortadan kaldırmak ve 1Sd durumunda iki kat spin-polarize antihidrojen numunesi hazırlamak için mikrodalga ile çalıştırılan 1Sc → 1Sb geçişini gösterir. Kesintisiz ve kesikli kırmızı (mavi) oklar, kırmızı (mavi) −δ (+δ′) ayarını bozan lazer soğutma (ısıtma) için döngü geçişini gösterir. Mor ok, prob lazer uyarımının 2Pc– seviyesine kadar temsil eder. Yaklaşık 1 T'lik bir manyetik alandaki 2Pc durumunun, pozitron yukarı dönüşü (mL = 0, mS = +1/2) ve aşağı dönüşü (mL = +1, mS = –1/2)'nin bir süperpozisyonu olduğuna dikkat edin.) belirtir. Bu süperpozisyon nedeniyle, 2Pc durumundan uyarımın kaldırılması üzerine, anti-atom ya orijinal 1Sd durumuna geri dönebilir ya da 1Sa durumuna etkili bir 'döndürme' geçişine uğrayabilir. İkinci durumda, anti-atom tuzaktan dışarı çıkmaya zorlanır ve yok olma sinyali aracılığıyla tespit edilir. Siyah oklar, 1Sd durumundan 2Sd durumuna kadar iki fotonlu uyarımı göstjerir.inin CPT teoremi, antihidrojen atomlarının normal hidrojenin sahip olduğu birçok özelliğe; yani aynı kütle, manyetik moment ve atomik durum geçiş frekanslarına sahip olduğunu tahmin eder. Örneğin, uyarılmış antihidrojen atomlarının normal hidrojen ile aynı renkte parlaması beklenir. Antihidrojen atomları, sıradan hidrojen atomları ile aynı büyüklükteki bir kuvvetle kütleçekimsel olarak diğer maddelere veya antimaddelere çekim göstermelidir. Mümkün olmadığı düşünülen, ancak ampirik olarak kesin olarak çürütülmemiş, antimaddenin negatif kütleçekim kütlesine sahip olması teorisi eğer doğru ise, bu özellikler aynı olamaz (antimaddenin kütleçekim etkileşimine bakınız).
Antihidrojen sıradan maddeyle temas ettiğinde, bileşenleri hızlı bir şekilde annihile edilir. Pozitron, gama ışınları üretmek için bir elektronla yok olur. Öte yandan, antiproton, nötronlarda veya protonlardaki kuarklarla birleşir ve hızlı bir şekilde müonlara, nötrinolara, pozitronlara ve elektronlara dönüşen yüksek enerjili piyonlarla sonuçlanan antikuarklardan oluşur. Eğer antihidrojen atomları mükemmel bir vakumda askıya alınmışsa, süresiz olarak annihile edilmeden durabilirler.
Bir antielement olarak, hidrojen ile tamamen aynı özelliklere sahip olması beklenir. Örneğin, antihidrojen standart şartlar altında bir gaz olabilir ve anti suyu oluşturmak için antioksijen ile birleşir.
Antihidrojenin n = 1 ve n = 2 durumlarındaki enerji seviyeleri manyetik alanın bir fonksiyonu olarak gösterilmektedir. Dikey eksende, ağırlık merkezi enerji farkı, E1S–2S = 2,4661 × 1015 Hz bastırılmıştır. Noktalı dikey siyah çizgi, tuzağımızın manyetik minimumu olan 1,0327 T'deki alanı temsil eder (yukarıya bakın). Bu alanın yakınındaki enerji seviyelerinin ayrıntıları ve durum etiketleri şeklin sağında gösterilmektedir. Ket gösterimindeki ilk değer, pozitronun toplam açısal momentumunun projeksiyonunun kuantum sayısını, mL + mS'yi temsil eder; burada L, yörünge açısal momentumudur (S durumu için L = 0 ve P durumu için L = 1). , sırasıyla) ve S spindir (S = 1/2). Çift ok, antiprotonun dönüşünü (yukarı veya aşağı) gösterir. Başlangıçta hem 1Sc hem de 1Sd durumları manyetik tuzağımızda sıkışıp kalmıştır. Gri ok, 1Sc aşırı ince durumdaki anti-atomları ortadan kaldırmak ve 1Sd durumunda iki kat spin-polarize antihidrojen numunesi hazırlamak için mikrodalga ile çalıştırılan 1Sc → 1Sb geçişini gösterir. Kesintisiz ve kesikli kırmızı (mavi) oklar, kırmızı (mavi) −δ (+δ′) ayarını bozan lazer soğutma (ısıtma) için döngü geçişini gösterir. Mor ok, prob lazer uyarımının 2Pc– seviyesine kadar temsil eder. Yaklaşık 1 T'lik bir manyetik alandaki 2Pc durumunun, pozitron yukarı dönüşü (mL = 0, mS = +1/2) ve aşağı dönüşü (mL = +1, mS = –1/2)'nin bir süperpozisyonu olduğuna dikkat edin. ) belirtir. Bu süperpozisyon nedeniyle, 2Pc durumundan uyarımın kaldırılması üzerine, anti-atom ya orijinal 1Sd durumuna geri dönebilir ya da 1Sa durumuna etkili bir 'döndürme' geçişine uğrayabilir. İkinci durumda, anti-atom tuzaktan dışarı çıkmaya zorlanır ve yok olma sinyali aracılığıyla tespit edilir. Siyah oklar, 1Sd durumundan 2Sd durumuna kadar iki fotonlu uyarımı gösterir.