אנטי-חומר לא נופל, מגלה ניסוי CERN - עולם הפיזיקה

אנטי-חומר אינו "נופל למעלה", אלא מגיב למשיכת הכבידה של כדור הארץ באופן כמעט זהה לחומר רגיל. זו המסקנה של פיזיקאים שעובדים על אלפא-ג ניסוי ב-CERN, שעשו את התצפית הישירה הראשונה על אטומים אנטי-חומר נופלים חופשית.

הניסוי עוזר לשלול את הרעיון שההבדל בתגובות שלהם לכוח הכבידה אחראי איכשהו לעובדה שיש הרבה יותר חומר מאנטי-חומר ביקום הנראה. עם זאת, המדידה עדיין משאירה פתוחה את האפשרות המפתה, אך מאוד לא סבירה, שאנטי-חומר וחומר מגיבים מעט אחרת לכוח המשיכה.

אנטי-חומר נחזה לראשונה ב-1928 וארבע שנים לאחר מכן נצפו במעבדה חלקיקי האנטי-חומר הראשונים - אנטי-אלקטרונים, או פוזיטרונים. חלקיקי אנטי-חומר נראים זהים למקביליהם לחומר, אך עם המטען, השוויון והזמן שלהם הפוכים. עד כה, מחקרים על אנטי-חלקיקים מצביעים על כך שיש להם אותן מסות כמו למקביליהם ושהם מגיבים לכוח המשיכה באותו אופן.

גורש מהעין

דמיון זה מצביע על כך שאנטי-חומר היה צריך להיות מיוצר באותה כמות כמו החומר במהלך המפץ הגדול. זה עף מול מה שאנחנו יודעים על היקום הגלוי, שנראה מכיל הרבה יותר חומר מאנטי-חומר. כתוצאה מכך, פיזיקאים מחפשים דרכים עדינות שבהן אנטי-חומר שונה מחומר, כי מציאת הבדלים כאלה יכולה לעזור להסביר מדוע החומר שולט על האנטי-חומר.

מדידות עקיפות של השפעת כוח הכבידה על אנטי-חומר מצביעות על כך שחומר ואנטי-חומר מגיבים שניהם באותו אופן לכוח המשיכה. עם זאת, הקשיים בעבודה עם אנטי-חומר הביאו לכך שתצפית ישירה באנטי-חומר הנופל בחופשיות מתחת לכוח המשיכה של כדור הארץ לא בוצעה.

בעוד שניתן ליצור אנטי-חומר במעבדה, הוא יחסל במגע עם חומר במנגנון ניסוי. אז יש לנקוט בזהירות רבה לצבור מספיק אנטי-חומר כדי לבצע ניסוי. במהלך העשור האחרון, צוות ALPHA ב-CERN שיכלל את הלכידה המגנטית של אנטי-חומר תחת ואקום גבוה כדי למזער את ההשמדה. כעת, הם יצרו מלכודת בתוך תא ואקום גלילי גבוה בשם ALPHA-g, המאפשרת להם לראות אם אנטי-חומר נופל כלפי מטה או כלפי מעלה.

הניסוי שלהם כולל מילוי החדר באטומי אנטי מימן - שכל אחד מהם מכיל אנטי פרוטון ופוזיטרון. הפוזיטרונים נאספים ממקור רדיואקטיבי והאנטיפרוטונים נוצרים על ידי ירי פרוטונים לעבר מטרה מוצקה. שני סוגי האנטי-חלקיקים מואטים בזהירות רבה ולאחר מכן משולבים ליצירת אנטי מימן.

בריחה מהמלכודת

ניסוי ALPHA-g מתחיל באנטי מימן שנלכד מגנטית במרכז הגליל. ואז שדה הלכידה מחויג כלפי מטה, כך שאנטיאטומים החלו לברוח מהמלכודת. נמלטים אלה פוגעים בקירות החדר, שם השמדה יוצרת הבזק של אור בתוך גלאי נצנוץ. הצוות צפה בכ-80% מההשמדה מתחת למרכז המלכודת, מה שמצביע על כך שהאנטיאומים נופלים תחת כוח הכבידה ברגע שהשתחררו מהמלכודת. זה אושר על ידי חזרה על הניסוי יותר מתריסר פעמים. הצוות לא ראה 100% מהאנטיאומים נעים כלפי מטה מכיוון שהתנועה התרמית של החלקיקים שלחה חלק מהם כלפי מעלה והם הושמדו לפני שהם יכלו ליפול שוב - מסביר דובר ALPHA-g ג'פרי האנגסט, שנמצא באוניברסיטת ארהוס בדנמרק. האנגסט סיפר עולם הפיזיקה שהניסוי עולה בקנה אחד עם נפילת אנטי מימן.

ALPHA שוקלת על אנטי-חומר

עם זאת, ALPHA-g גילה שהאנטיאטומים חוו תאוצה עקב כוח הכבידה של כדור הארץ שהיא בערך 0.75 מזו שחווים חומר רגיל. אמנם למדידה זו יש מובהקות סטטיסטית נמוכה, אך היא מציעה תקווה מגרה שפיזיקאים יוכלו לגלות בקרוב הבדל בין חומר ואנטי-חומר שיכול להצביע על פיזיקה חדשה מעבר למודל הסטנדרטי.

גרהם שור מאוניברסיטת סוונסי בבריטניה מספר עולם הפיזיקה שאין לפרש את תוצאת ALPHA-g כהוכחה לכך שאנטי-חומר מגיב אחרת מחומר בשדה הכבידה של כדור הארץ.

"כל מדידה של [אי התאמה] תהיה בלתי צפויה מאוד וכנראה תצביע על סוג חדש של כוח כוח כבידה, אולי גרוויפוטון, אבל קשה לראות איך זה יכול היה להישאר מוסתר מניסויים כבידה מדויקים בחומר", מסביר שור , שלא היה מעורב בניסוי ALPHA-g.

עם זאת, נצטרך לחכות לעוד נתונים מהניסוי מכיוון שה-ALPHA-g פורק ובמקומו הושם ניסוי ספקטרוסקופיה ב-CERN. האנגסט ועמיתיו מתקנים כעת ליקוי עיצובי ידוע במגנט ב-ALPHA-g ומבררים כיצד הם יכולים לקרר בלייזר את אטומי האנטי-מימן כדי לשפר את ביצועי הניסוי.

המחקר מתואר ב טבע.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/antimatter-does-not-fall-up-cern-experiment-reveals/