آزمایش سرن نشان می دهد که پادماده سقوط نمی کند - دنیای فیزیک

پادماده "بالا نمی ریزد"، بلکه به نیروی گرانشی زمین به همان روشی که ماده معمولی پاسخ می دهد پاسخ می دهد. این نتیجه گیری فیزیکدانانی است که روی آن کار می کنند ALPHA-g آزمایشی در سرن، که اولین مشاهده مستقیم اتم های پادماده در حال سقوط آزاد را انجام داده اند.

این آزمایش به رد این ایده کمک می کند که تفاوت در پاسخ آنها به گرانش به نوعی عامل این واقعیت است که ماده بسیار بیشتر از پادماده در جهان مرئی وجود دارد. با این حال، اندازه‌گیری همچنان احتمال وسوسه‌انگیز، اما بسیار بعید را باز می‌گذارد که پادماده و ماده نسبت به گرانش کمی متفاوت واکنش نشان دهند.

پادماده برای اولین بار در سال 1928 پیش‌بینی شد و چهار سال بعد اولین ذرات پادماده - ضد الکترون‌ها یا پوزیترون‌ها - در آزمایشگاه مشاهده شدند. به نظر می رسد ذرات پادماده با همتایان ماده خود یکسان هستند، اما بار، برابری و زمان آنها معکوس شده است. تاکنون، مطالعات روی پادذرات نشان می‌دهد که جرم‌های آن‌ها با همتایان خود برابر است و به گرانش به همان شیوه پاسخ می‌دهند.

رانده شده از دید

این شباهت نشان می دهد که پادماده باید به همان مقدار ماده در طول انفجار بزرگ تولید می شد. این در برابر آنچه ما در مورد جهان مرئی می دانیم، که به نظر می رسد حاوی ماده بسیار بیشتری نسبت به پادماده است، برخورد می کند. در نتیجه، فیزیکدانان در جستجوی راه‌های ظریفی هستند که پادماده با ماده متفاوت است، زیرا یافتن چنین تفاوت‌هایی می‌تواند به توضیح اینکه چرا ماده بر ضد ماده چیره می‌شود کمک کند.

اندازه‌گیری‌های غیرمستقیم اثر گرانش بر پادماده نشان می‌دهد که ماده و پادماده هر دو به یک روش به گرانش پاسخ می‌دهند. با این حال، مشکلات کار با پادماده به این معنی است که مشاهده مستقیمی از پادماده که آزادانه تحت گرانش زمین قرار می گیرد، انجام نشده است.

در حالی که پادماده را می توان در آزمایشگاه ساخت، پس از تماس با ماده در یک دستگاه آزمایشی از بین می رود. بنابراین باید دقت زیادی برای انباشته شدن پادماده کافی برای انجام یک آزمایش انجام شود. در دهه گذشته، تیم ALPHA در سرن، به دام انداختن مغناطیسی پادماده در خلاء بالا برای به حداقل رساندن نابودی کامل شده است. اکنون آنها یک تله در یک محفظه خلاء استوانه ای بلند به نام ALPHA-g ایجاد کرده اند که به آنها امکان می دهد مشاهده کنند که آیا پادماده به سمت پایین یا بالا می افتد.

آزمایش آنها شامل پر کردن محفظه با اتم های آنتی هیدروژن است - که هر کدام از یک پاد پروتون و یک پوزیترون تشکیل شده است. پوزیترون ها از یک منبع رادیواکتیو جمع آوری می شوند و آنتی پروتون ها با شلیک پروتون ها به یک هدف جامد ایجاد می شوند. هر دو نوع پاد ذره با دقت بسیار کند می شوند و سپس برای ایجاد آنتی هیدروژن ترکیب می شوند.

فرار از تله

آزمایش ALPHA-g با آنتی هیدروژنی که به صورت مغناطیسی در مرکز سیلندر به دام افتاده آغاز می شود. سپس میدان به دام انداختن به پایین شماره گیری می شود، به طوری که آنتی اتم ها شروع به فرار از تله کردند. این فراریان به دیواره‌های محفظه برخورد می‌کنند، جایی که نابودی باعث ایجاد فلش نور در یک آشکارساز سوسوزن می‌شود. این تیم حدود 80 درصد از نابودی‌ها را در زیر مرکز تله مشاهده کردند که نشان می‌دهد پاداتم‌ها پس از رها شدن از تله تحت گرانش قرار می‌گیرند. این امر با تکرار بیش از ده بار آزمایش تأیید شد. سخنگوی ALPHA-g توضیح می دهد که تیم 100٪ از پاداتم ها را مشاهده نکردند که به سمت پایین حرکت می کنند زیرا حرکت حرارتی ذرات برخی از آنها را به سمت بالا فرستاد و آنها قبل از اینکه دوباره به عقب برگردند نابود شدند. جفری هانگست، که در دانشگاه آرهوس دانمارک است. هانگست گفت دنیای فیزیک که آزمایش با سقوط آنتی هیدروژن سازگار است.

ALPHA بر ضد ماده تأثیر می گذارد

با این حال، ALPHA-g دریافت که ضد اتم ها شتابی را به دلیل گرانش زمین تجربه کردند که حدود 0.75 شتابی است که توسط ماده عادی تجربه می شود. در حالی که این اندازه گیری از نظر آماری اهمیت کمی دارد، اما امیدواری وسوسه انگیزی را ایجاد می کند که فیزیکدانان به زودی می توانند تفاوتی بین ماده و پادماده کشف کنند که می تواند به فیزیک جدید فراتر از مدل استاندارد اشاره کند.

گراهام شور از دانشگاه سوانسی بریتانیا می گوید دنیای فیزیک که نتیجه ALPHA-g نباید به عنوان شواهدی تفسیر شود که ضد ماده در میدان گرانشی زمین واکنش متفاوتی نسبت به ماده دارد.

شور توضیح می‌دهد: «هر گونه اندازه‌گیری [اختلاف] بسیار غیرمنتظره خواهد بود و احتمالاً نوع جدیدی از نیروی گرانشی را نشان می‌دهد، شاید یک گراویفوتون، اما دشوار است که ببینیم چگونه می‌توان از آزمایش‌های گرانشی دقیق روی ماده پنهان ماند.» ، که با آزمایش ALPHA-g درگیر نبود.

با این حال، ما باید منتظر داده های بیشتری از این آزمایش باشیم، زیرا ALPHA-g برچیده شده است و یک آزمایش طیف سنجی به جای آن در CERN قرار داده شده است. هانگست و همکارانش در حال حاضر در حال رفع نقص طراحی شناخته شده در آهنربا در ALPHA-g هستند و در حال بررسی چگونگی خنک کردن لیزر اتم های آنتی هیدروژن برای بهبود عملکرد آزمایش هستند.

تحقیق در شرح داده شده است طبیعت.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/antimatter-does-not-fall-up-cern-experiment-reveals/