A bejelentés
november 18-án a CERN genfi részecskefizikai kutatóközpontjának ALPHA-kísérlete forradalmi eredményről számolt be a Nature Communications tudományos folyóiratban: egy teljesen új hűtési technikával sikerült az antianyag-termelés ütemét nyolcszorosára növelni. A kísérlet során mindössze hét óra alatt több mint 15 000 antihidrogén-atom keletkezett és csapdázódott be – ami még néhány évvel ezelőtt is tudományos-fantasztikus irodalomnak tűnt volna.
Jeffrey Hangst, az ALPHA-kísérlet szóvivője így kommentálta az eredményt: „Ezek a számok tíz évvel ezelőtt sci-finek számítottak volna. Az antihydrogén-atomok most már sokkal nagyobb számban és gyorsabban állnak rendelkezésre, ami lehetővé teszi, hogy az atomi antianyagot részletesebben és gyorsabb ütemben vizsgálhassuk."
Mi az az antianyag, és miért foglalkoznak vele a fizikusok?
Az antianyag a közönséges anyag „tükörképe": minden elemi részecskének létezik egy antianyag-megfelelője, amelynek töltése ellentétes. Az antiproton a proton negatív töltésű párja, a pozitron az elektron pozitív töltésű megfelelője. Ha egy antianyag-részecske találkozik az anyag-párjával, mindkettő azonnal megsemmisül és energia szabadul fel – ez az úgynevezett annihiláció.
A modern fizika egyik legnagyobb megoldatlan rejtélye éppen ez: a Nagy Bumm (Big Bang) során elméletileg egyenlő mennyiségű anyagnak és antianyagnak kellett keletkeznie. Mégis, az általunk ismert Univerzum szinte kizárólag anyagból áll – az antianyag valahol „eltűnt". Ha sikerülne megmagyarázni ezt az aszimmetriát, azzal az egész Univerzum létezésének alapkérdésére kapnánk választ.
Az áttörés: Szimpatikus hűtés berilliumionokkal
Az antihidrogén-atom előállításához az antiprotonokat és pozitronokat külön csapdákban kell tárolni, majd lehűteni és összekeverni, hogy antihidrogén-atomok keletkezhessenek. A folyamat kulcslépése a pozitronok lehűtése – minél hidegebbek, annál valószínűbb, hogy az antiprotonokkal „összeállnak" és antihidrogén-atomot alkotnak.
A korábbi módszer csak addig tudta hűteni a pozitronokat, hogy 24 óra alatt mindössze 2 000 atomot sikerült csapdába ejteni – ami rendkívül kevés a pontos mérésekhez.
Az ALPHA-csapat új megközelítése: lézerrel lehűtött berilliumionokat adtak a csapdába, amelyek „szimpatikus hűtés" révén – egyfajta ütközési energia-átadással – tovább hűtötték a pozitronokat egészen –266 °C-ra. Ez közel az abszolút nulla fokhoz, –273,15 °C-hoz képest mindössze 7 fokkal melegebb. Ennél a hőmérsékletnél a pozitronok szinte teljesen leállnak, és sokkal hatékonyabban olvadnak össze az antiprotonokkal.
Az eredmény: az előző módszer nyolcszorosát produkálták – 7 óra alatt 15 000 antihidrogén-atom, amelyeket másnap azonnal kísérletekre is felhasználtak.
Mire használják a rekordmennyiségű antianyagot?
A nagyobb antianyag-mennyiség új kapukat nyit meg:
ALPHA-g kísérlet: Vizsgálják, hogyan hat a gravitáció az antianyagra – esik-e az antianyag „lefelé" vagy „felfelé"? Az eddigi mérések szerint lefelé esik, akárcsak az anyag, de a pontosság még finomítható
Spektroszkópia: Az antihidrogén fénykibocsátási spektrumát hasonlítják össze a hidrogénével – ha különbség van, az az anyag–antianyag szimmetria megsértésére utalna, ami alapjaiban változtatná meg a fizikát
Antiproton mágneses tulajdonságai: A CERN BASE-kísérlete ezzel párhuzamosan, 2025-ben szintén rekordpontosságú mérést végzett egyetlen antiprotonon – a Physics World az év legjobb fizikai áttörései közé sorolta
Magyar kapcsolat: Budapest és a CERN közötti mélyen gyökerező partnerség
Magyarország és a CERN kapcsolata évtizedekre nyúlik vissza – és 2025-ben különösen hangsúlyossá vált.
A HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont Budapest XI. kerületében nemcsak aktívan részt vesz a CERN kísérleteiben, hanem a CERN egyik legfontosabb európai számítástechnikai partnerintézménye is. A Wigner campuson működik a CERN budapesti adatközpontja, amely a Worldwide LHC Computing Grid (WLCG) Tier-0 rendszerének kiterjesztéseként funkcionál – vagyis a CERN-ben keletkező óriási mennyiségű részecskefizikai adatot Budapesten is feldolgozzák és tárolják.
2025 áprilisában a Wigner Kutatóközpont és a HUN-REN ATOMKI (Atommagkutató Intézet, Debrecen) kutatói részesei voltak a 2025-ös Breakthrough-díjat elnyert CERN-kíséreteknek – a világ legrangosabb tudományos díjának egyikéért, amelyet az LHC-kísérletekhez való hozzájárulásukért kaptak. A díjazott több mint 13 000 kutató között ott vannak az ELTE, a Debreceni Egyetem és a MATE munkatársai is.
A CERN antimatterrel kapcsolatos korábbi kísérleteinél szintén kimutatható a magyar részvétel: az ASACUSA-együttműködésben – amely az antiproton tömegét határozta meg soha nem látott pontossággal – magyar kutatók kulcsszerepet játszottak. A mostani ALPHA-áttörés tehát egy olyan kutatási vonalat visz tovább, amelyhez hazánk régóta hozzájárul.
Ráadásul 2025 augusztusában a CERN Magyar Tanári Programot szervezett, amelyen a résztvevők a genfi kutatóközpontban ismerkedhettek meg a részecskefizika és az antianyag-kutatás legújabb eredményeivel.
Forrás: CERN Official News / Nature Communications / Physics World | Megjelent: 2025. november 18–20.