反物質は落ちてこない、CERNの実験で判明 – Physics World

反物質は「落ちてくる」のではなく、通常の物質とほぼ同じように地球の重力に反応します。 それが研究に取り組んでいる物理学者の結論です。 アルファ-g CERN の実験では、自由落下する反物質原子を初めて直接観察しました。

この実験は、目に見える宇宙には反物質よりもはるかに多くの物質が存在するという事実に、重力に対する反応の違いが何らかの形で関与しているという考えを除外するのに役立つ。 しかし、この測定では、反物質と物質が重力に対してわずかに異なる反応をするという、非常に可能性の低い、興味深い可能性が残されています。

反物質は 1928 年に初めて予測され、その XNUMX 年後に最初の反物質粒子 (反電子、または陽電子) が実験室で観察されました。 反物質粒子は、対応する物質と同一であるように見えますが、電荷、パリティ、時間が逆になっています。 これまでの反粒子の研究では、反粒子が対応する粒子と同じ質量を持ち、同じように重力に反応することが示唆されています。

視界から追放された

この類似性は、ビッグバン中に反物質が物質と同じ量で生成されたはずであることを示唆しています。 これは、反物質よりもはるかに多くの物質を含んでいるように見える目に見える宇宙についての私たちの知識に反するものです。 その結果、物理学者たちは、反物質が物質と異なる微妙な点を模索している。なぜなら、そのような違いを見つけることは、物質が反物質よりも優勢である理由を説明するのに役立つ可能性があるからである。

反物質に対する重力の影響の間接的な測定は、物質と反物質の両方が重力に対して同じように反応することを示唆しています。 しかし、反物質を扱うのは難しいため、地球の重力下で自由落下する反物質の直接観察は行われていませんでした。

反物質は実験室で作ることができますが、実験装置内で物質と接触すると消滅します。 したがって、実験を行うのに十分な反物質を蓄積するには細心の注意を払う必要があります。 過去 XNUMX 年にわたり、CERN の ALPHA チームは、消滅を最小限に抑えるために、高真空下での反物質の磁気捕捉を完成させてきました。 現在、彼らはALPHA-gと呼ばれる背の高い円筒形の真空チャンバー内にトラップを作成し、反物質が下に落ちるか上に落ちるかを観察できるようにした。

彼らの実験では、チャンバーを反水素原子で満たします。反水素原子はそれぞれ反陽子と陽電子で構成されます。 陽電子は放射線源から収集され、反陽子は固体ターゲットに陽子を発射することによって生成されます。 両方のタイプの反粒子は非常に注意深く減速され、結合して反水素が生成されます。

罠からの脱出

ALPHA-gの実験は、円筒の中心に磁気的に捕捉された反水素から始まります。 次に、トラップフィールドがダイヤルダウンされ、反原子がトラップから逃げ始めます。 これらの逃亡者は部屋の壁に衝突し、そこで消滅するとシンチレーション検出器内に閃光が発生します。 研究チームは、トラップの中心の下で消滅の約80％が観察されたことから、反原子はトラップから解放されると重力に従って落下することが示唆された。 これは、十数回実験を繰り返すことによって確認されました。 研究チームは、反原子の一部が下方へ移動するのを100%観察したわけではない。粒子の熱運動により反原子の一部が上方へ送られ、再び後退する前に消滅したためであるとALPHA-gの広報担当者は説明する。 ジェフリー・ハングスト、デンマークのオーフス大学に在籍しています。 ハングストは語った 物理学の世界 この実験が反水素の落下と一致しているということです。

ALPHA は反物質の研究に取り組む

しかし、ALPHA-g は、反原子が地球の重力によって通常の物質が受ける加速の約 0.75 倍の加速を受けることを発見しました。 この測定は統計的有意性は低いものの、標準模型を超えた新しい物理学を指し示す可能性のある物質と反物質の違いを物理学者がすぐに発見できるかもしれないという、そそられるような希望を与えてくれます。

グラハム・ショア 英国スウォンジー大学の教授は語る。 物理学の世界 ALPHA-gの結果は、反物質が地球の重力場における物質とは異なる反応をするという証拠として解釈されるべきではない。

「[矛盾]の測定は非常に予想外であり、おそらく新しいタイプの重力強度の力、おそらく重光子を示すでしょう。しかし、これが物質の精密な重力実験からどのようにして隠されたままであったのかを理解するのは困難です」とショア氏は説明します、ALPHA-g実験には関与していませんでした。

ただし、ALPHA-g は解体され、代わりに分光実験が CERN に設置されているため、実験からのさらなるデータを待つ必要があります。 Hangst 氏と彼の同僚は現在、ALPHA-g の磁石の既知の設計上の欠陥を修正し、反水素原子をレーザー冷却して実験のパフォーマンスを向上させる方法を研究中です。

研究はで説明されています 自然.

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/antimatter-does-not-fall-up-cern-experiment-reveals/