Η αντιύλη δεν πέφτει, αποκαλύπτει το πείραμα του CERN - Physics World

Η αντιύλη δεν «πέφτει», αλλά μάλλον ανταποκρίνεται στη βαρυτική έλξη της Γης με τον ίδιο τρόπο όπως η κανονική ύλη. Αυτό είναι το συμπέρασμα των φυσικών που εργάζονται πάνω στο ΑΛΦΑ-γ πείραμα στο CERN, οι οποίοι έκαναν την πρώτη άμεση παρατήρηση ατόμων αντιύλης σε ελεύθερη πτώση.

Το πείραμα βοηθά να αποκλειστεί η ιδέα ότι μια διαφορά στις αποκρίσεις τους στη βαρύτητα είναι κατά κάποιο τρόπο υπεύθυνη για το γεγονός ότι υπάρχει πολύ περισσότερη ύλη από αντιύλη στο ορατό σύμπαν. Ωστόσο, η μέτρηση εξακολουθεί να αφήνει ανοιχτή τη δελεαστική, αλλά πολύ απίθανη, πιθανότητα η αντιύλη και η ύλη να αντιδρούν ελαφρώς διαφορετικά στη βαρύτητα.

Η αντιύλη είχε προβλεφθεί για πρώτη φορά το 1928 και τέσσερα χρόνια αργότερα τα πρώτα σωματίδια αντιύλης - αντι-ηλεκτρόνια ή ποζιτρόνια - παρατηρήθηκαν στο εργαστήριο. Τα σωματίδια αντιύλης φαίνεται να είναι πανομοιότυπα με τα αντίστοιχα της ύλης, αλλά με το φορτίο, την ισοτιμία και τον χρόνο τους να αντιστρέφονται. Μέχρι στιγμής, οι μελέτες για τα αντισωματίδια δείχνουν ότι έχουν τις ίδιες μάζες με τα αντίστοιχα τους και ότι ανταποκρίνονται στη βαρύτητα με τον ίδιο τρόπο.

Διώχτηκε από τα μάτια

Αυτή η ομοιότητα υποδηλώνει ότι η αντιύλη θα έπρεπε να είχε παραχθεί στην ίδια ποσότητα με την ύλη κατά τη διάρκεια της Μεγάλης Έκρηξης. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με όσα γνωρίζουμε για το ορατό σύμπαν, το οποίο φαίνεται να περιέχει πολύ περισσότερη ύλη από την αντιύλη. Ως αποτέλεσμα, οι φυσικοί αναζητούν λεπτούς τρόπους με τους οποίους η αντιύλη διαφέρει από την ύλη, επειδή η εύρεση τέτοιων διαφορών θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί η ύλη κυριαρχεί έναντι της αντιύλης.

Έμμεσες μετρήσεις της επίδρασης της βαρύτητας στην αντιύλη υποδηλώνουν ότι η ύλη και η αντιύλη ανταποκρίνονται με τον ίδιο τρόπο στη βαρύτητα. Ωστόσο, οι δυσκολίες εργασίας με την αντιύλη σήμαιναν ότι δεν είχε γίνει άμεση παρατήρηση της αντιύλης που έπεφτε ελεύθερα κάτω από τη βαρύτητα της Γης.

Ενώ η αντιύλη μπορεί να κατασκευαστεί σε ένα εργαστήριο, θα εξαφανιστεί κατά την επαφή με την ύλη σε μια πειραματική συσκευή. Πρέπει λοιπόν να δοθεί μεγάλη προσοχή ώστε να συσσωρευτεί αρκετή αντιύλη για να γίνει ένα πείραμα. Την τελευταία δεκαετία, η ομάδα ALPHA στο CERN έχει τελειοποιήσει τη μαγνητική παγίδευση της αντιύλης υπό υψηλό κενό για να ελαχιστοποιήσει την εξόντωση. Τώρα, έχουν δημιουργήσει μια παγίδα μέσα σε έναν ψηλό κυλινδρικό θάλαμο κενού που ονομάζεται ALPHA-g, η οποία τους επιτρέπει να παρατηρούν εάν η αντιύλη πέφτει προς τα κάτω ή προς τα πάνω.

Το πείραμά τους περιλαμβάνει την πλήρωση του θαλάμου με άτομα αντιυδρογόνου – τα οποία το καθένα περιλαμβάνει ένα αντιπρωτόνιο και ένα ποζιτρόνιο. Τα ποζιτρόνια συλλέγονται από μια ραδιενεργή πηγή και τα αντιπρωτόνια δημιουργούνται με πυροδότηση πρωτονίων σε στερεό στόχο. Και οι δύο τύποι αντισωματιδίων επιβραδύνονται πολύ προσεκτικά και στη συνέχεια συνδυάζονται για να δημιουργήσουν αντιυδρογόνο.

Διαφυγή από την παγίδα

Το πείραμα ALPHA-g ξεκινά με το αντιυδρογόνο μαγνητικά παγιδευμένο στο κέντρο του κυλίνδρου. Στη συνέχεια, το πεδίο παγίδευσης καλείται προς τα κάτω, έτσι ώστε τα αντιάτομα άρχισαν να ξεφεύγουν από την παγίδα. Αυτοί οι δραπέτες χτυπούν τα τοιχώματα του θαλάμου, όπου η εκμηδένιση δημιουργεί μια λάμψη φωτός μέσα σε έναν ανιχνευτή σπινθηρισμού. Η ομάδα παρατήρησε περίπου το 80% των εκμηδενισμών κάτω από το κέντρο της παγίδας, υποδηλώνοντας ότι τα αντιάτομα πέφτουν κάτω από τη βαρύτητα μόλις απελευθερωθούν από την παγίδα. Αυτό επιβεβαιώθηκε με την επανάληψη του πειράματος περισσότερες από δώδεκα φορές. Η ομάδα δεν παρατήρησε το 100% των αντιατόμων να κινούνται προς τα κάτω επειδή η θερμική κίνηση των σωματιδίων έστειλε μερικά από αυτά προς τα πάνω και εξαφανίστηκαν πριν προλάβουν να πέσουν ξανά πίσω – εξηγεί ο εκπρόσωπος του ALPHA-g Τζέφρι Χανγκστ, ο οποίος είναι στο Πανεπιστήμιο Aarhus της Δανίας. είπε ο Χανγκστ Κόσμος Φυσικής ότι το πείραμα είναι συνεπές είναι με την πτώση αντιυδρογόνου.

Το ALPHA βαραίνει την αντιύλη

Ωστόσο, το ALPHA-g διαπίστωσε ότι τα αντιάτομα παρουσίασαν μια επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας της Γης που είναι περίπου 0.75 αυτής που βιώνει η κανονική ύλη. Αν και αυτή η μέτρηση έχει χαμηλή στατιστική σημασία, προσφέρει δελεαστική ελπίδα ότι οι φυσικοί θα μπορούσαν σύντομα να ανακαλύψουν μια διαφορά μεταξύ ύλης και αντιύλης που θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέα φυσική πέρα ​​από το Καθιερωμένο Μοντέλο.

Γκράχαμ Σορ του Πανεπιστημίου του Σουόνσι του Ηνωμένου Βασιλείου λέει Κόσμος Φυσικής ότι το αποτέλεσμα ALPHA-g δεν πρέπει να ερμηνευθεί ως απόδειξη ότι η αντιύλη ανταποκρίνεται διαφορετικά από την ύλη στο βαρυτικό πεδίο της Γης.

«Οποιαδήποτε μέτρηση [μιας διαφοράς] θα ήταν εξαιρετικά απροσδόκητη και πιθανότατα θα υποδείκνυε έναν νέο τύπο βαρυτικής δύναμης, ίσως ένα βαρυφωτόνιο, αλλά είναι δύσκολο να δούμε πώς αυτό θα μπορούσε να είχε παραμείνει κρυφό από βαρυτικά πειράματα ακριβείας στην ύλη», εξηγεί η Shore. , ο οποίος δεν συμμετείχε στο πείραμα ALPHA-g.

Ωστόσο, θα πρέπει να περιμένουμε περισσότερα δεδομένα από το πείραμα γιατί το ALPHA-g έχει αποσυναρμολογηθεί και στη θέση του έχει τοποθετηθεί ένα πείραμα φασματοσκοπίας στο CERN. Ο Hangst και οι συνεργάτες του διορθώνουν αυτήν τη στιγμή ένα γνωστό σχεδιαστικό ελάττωμα σε έναν μαγνήτη στο ALPHA-g και επεξεργάζονται πώς μπορούν να ψύχουν με λέιζερ τα άτομα αντιυδρογόνου για να βελτιώσουν την απόδοση του πειράματος.

Η έρευνα περιγράφεται στο Φύση.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/antimatter-does-not-fall-up-cern-experiment-reveals/