Bước Nhảy Lượng Tử Của Thí Nghiệm ALPHA: Đo Cấu Trúc Siêu Tinh Tế Của Phản Hydro Với Độ Chính Xác Cao Hơn Gấp 100 Lần

Trong một cú đúp đột phá làm thay đổi hoàn toàn cuộc chơi trong nghiên cứu phản vật chất nguyên tử, nhóm hợp tác ALPHA tại CERN đã đồng thời phá vỡ kỷ lục về số lượng sản xuất và độ chính xác của phép đo đối với phản hydro, dạng nguyên tử phản vật chất đơn giản nhất. Bằng cách làm lạnh các positron (phản electron) xuống nhiệt độ gần độ không tuyệt đối, nhóm nghiên cứu giờ đây có thể bẫy được lượng phản nguyên tử nhiều hơn gấp nhiều lần so với trước đây và đo một khoảng cách năng lượng nội tại quan trọng với độ chính xác cao hơn gấp trăm lần. Công trình này đưa các nhà vật lý đến gần hơn với lời giải cho một trong những câu đố hóc búa nhất của vũ trụ học: tại sao vũ trụ quan sát được lại gần như hoàn toàn được tạo thành từ vật chất, trong khi vụ nổ Big Bang lẽ ra đã phải sản sinh ra lượng vật chất và phản vật chất ngang bằng nhau.

Phép đo sự phân tách siêu tinh tế (hyperfine splitting) ở trạng thái cơ bản của phản hydro, được công bố vào ngày 27 tháng 5 năm 2026, đã đạt đến độ chính xác 4 phần triệu (ppm) . Đây là một bước tiến gấp trăm lần so với kết quả 400 ppm mà nhóm đạt được vào năm 2017 . Sự phân tách siêu tinh tế là khe năng lượng cực nhỏ được tạo ra bởi các tương tác từ tính giữa phản proton và positron bên trong phản nguyên tử . Ở nguyên tử hydro thông thường, sự phân tách tương tự đã được biết đến với độ chính xác tốt hơn một phần nghìn tỷ và tạo ra vạch quang phổ 21-centimet nổi tiếng được dùng trong thiên văn vô tuyến . Với việc phản hydro giờ đã được đo ở mức 4 ppm, một phép so sánh trực tiếp và chặt chẽ giữa vật chất và phản vật chất cuối cùng đã trở nên khả thi ở một cấp độ có thể kiểm tra nghiêm túc – nguyên lý nền tảng cho rằng các định luật vật lý không thay đổi khi đồng thời đảo ngược điện tích (Charge), tính chẵn lẻ (Parity) và thời gian (Time) – cũng như , lý thuyết mô tả cách các hạt mang điện tương tác với ánh sáng .