Een CERN-experiment is erin geslaagd de elektrische lading van antiwaterstof met grote precisie te meten. Die blijkt nul of bijna nul te zijn.

Een waterstofatoom is elektrisch neutraal. Maar geldt dat ook voor antiwaterstof? Dat zou je wel verwachten, maar als rechtgeaarde wetenschapper wil je zoiets toch een keertje goed checken. Dat is nu gebeurd, door het CERN-experiment ALPHA. De conclusie: antiwaterstof heeft waarschijnlijk geen elektrische lading – of op zijn best een héél kleine.

Groot vraagstuk

Waar een waterstofatoom bestaat uit een positief geladen proton en een negatief geladen elektron, is anti-waterstof opgebouwd uit de antideeltjes van deze twee deeltjes: een antiproton en een anti-elektron. Die hebben dezelfde massa als het gewone proton en elektron, maar een tegengestelde lading. ALPHA experimenteert al een tijdje met deze anti-atomen, om te zien op welke vlakken ze verschillen van gewone atomen.

Dat is interessant, omdat er aan antimaterie een groot vraagstuk kleeft. Na de oerknal zouden namelijk gelijke hoeveelheden materie en antimaterie moeten zijn ontstaat. Toch leven we nu in een heelal gemaakt van louter materie – wat de vraag oproept: waar is al die antimaterie gebleven? Mochten we een subtiel verschil tussen materie en antimaterie vinden, dan kan dat ons wellicht helpen om die vraag te beantwoorden. Vandaar dus dat experimenten als ALPHA zo nauwgezet antimaterie aan het doorlichten zijn.

Een honderdste van een miljoenste

In dit geval ging het daarbij zoals gezegd om de elektrische lading van het antiwaterstofatoom. Die probeerde het ALPHA-team te meten door antiwaterstofatomen uit een val voor antimaterie te laten ontsnappen om ze vervolgens bloot te stellen aan een elektrisch veld. Heeft een antiwaterstofatoom een elektrische lading, dan zou hij door dit veld een bochtje moeten maken op zijn weg uit de val.

Dat laatste gebeurde maar in zo kleine mate, dat het team concludeert dat de lading van een waterstofatoom maximaal een lading heeft van een honderdste van een miljoenste van die van een proton. En dat is prima in overeenstemming met de verwachte lading van nul.

Koelen met lasers

Het team achter ALPHA beraadt zich nu op manieren om de elektrische lading van het antiwaterstofatoom nóg nauwkeuriger te testen. (Het hierboven beschreven experiment was overigens al een miljoen keer zo nauwkeurig als het vorige.) Onder andere wordt hierbij gedacht aan het koelen van de gecreëerde antiwaterstofatomen met lasers; dat zou de meting nog eens met een factor tien kunnen verbeteren.

In augustus kan het team weer aan de slag, als de antimaterie-experimenten op CERN opnieuw van start gaan. En wie weet komt er dan eindelijk wél een verschilletje tussen materie en antimaterie aan het licht.

Bronnen: Nature Communications, Phys.org

Beeld: ALPHA/CERN