CERN 실험에서 반물질은 떨어지지 않는다는 사실이 밝혀졌습니다.

반물질은 "떨어지는" 것이 아니라 일반 물질과 거의 같은 방식으로 지구의 중력에 반응합니다. 이것이 물리학자들의 결론이다. 알파-g 자유낙하하는 반물질 원자를 최초로 직접 관찰한 CERN의 실험입니다.

이 실험은 중력에 대한 반응의 차이가 눈에 보이는 우주에 반물질보다 물질이 훨씬 더 많다는 사실에 어떤 원인이 있다는 생각을 배제하는 데 도움이 됩니다. 그러나 측정 결과는 반물질과 물질이 중력에 약간 다르게 반응할 가능성은 여전히 ​​열려 있지만 가능성은 거의 없습니다.

반물질은 1928년에 처음 예측되었으며 XNUMX년 후 최초의 반물질 입자인 반전자 또는 양전자가 실험실에서 관찰되었습니다. 반물질 입자는 물질 입자와 동일한 것으로 보이지만 전하, 패리티 및 시간이 반대입니다. 지금까지 반입자에 대한 연구에 따르면 반입자는 상대 입자와 동일한 질량을 가지며 동일한 방식으로 중력에 반응합니다.

시야에서 추방됨

이러한 유사성은 빅뱅 동안 반물질이 물질과 동일한 양으로 생성되어야 함을 암시합니다. 이는 반물질보다 훨씬 더 많은 물질을 포함하고 있는 것처럼 보이는 눈에 보이는 우주에 대해 우리가 알고 있는 사실과 정면으로 배치됩니다. 결과적으로 물리학자들은 반물질이 물질과 다른 미묘한 방식을 찾고 있습니다. 왜냐하면 그러한 차이점을 발견하면 물질이 반물질보다 지배적인 이유를 설명하는 데 도움이 될 수 있기 때문입니다.

반물질에 대한 중력의 영향을 간접적으로 측정한 결과, 물질과 반물질 모두 중력에 동일한 방식으로 반응한다는 사실이 밝혀졌습니다. 그러나 반물질 작업의 어려움으로 인해 지구 중력 하에서 자유롭게 떨어지는 반물질을 직접 관찰할 수 없었습니다.

반물질은 실험실에서 만들 수 있지만 실험 장치에서 물질과 접촉하면 소멸됩니다. 따라서 실험을 수행하기에 충분한 반물질을 축적하려면 세심한 주의가 필요합니다. 지난 XNUMX년 동안 CERN의 ALPHA 팀은 소멸을 최소화하기 위해 고진공 하에서 반물질의 자기 트래핑을 완성했습니다. 이제 그들은 ALPHA-g라고 불리는 높은 원통형 진공 챔버 내에 트랩을 만들어 반물질이 아래로 떨어지는지 아니면 위로 떨어지는지 관찰할 수 있습니다.

그들의 실험에는 반양성자와 양전자로 구성된 반수소 원자로 챔버를 채우는 작업이 포함됩니다. 양전자는 방사성 소스에서 수집되며 반양성자는 고체 표적에 양성자를 발사하여 생성됩니다. 두 가지 유형의 반입자는 매우 조심스럽게 속도를 늦춘 다음 결합하여 항수소를 생성합니다.

함정에서 탈출하기

ALPHA-g 실험은 원통 중앙에 자기적으로 갇힌 반수소로 시작됩니다. 그런 다음 트래핑 필드가 축소되어 반원자가 트랩에서 탈출하기 시작했습니다. 이 탈출자들은 방의 벽에 부딪히며, 그곳에서 소멸은 섬광 탐지기 내에서 빛의 섬광을 생성합니다. 연구팀은 트랩 중심 아래에서 소멸의 약 80%를 관찰했는데, 이는 트랩에서 방출된 반원자가 중력에 의해 떨어지는 것을 시사합니다. 이는 실험을 100회 이상 반복하여 확인되었습니다. 팀은 입자의 열 운동으로 인해 반원자가 위로 이동하고 다시 떨어지기 전에 소멸했기 때문에 아래로 이동하는 반원자를 XNUMX% 관찰하지 못했습니다. – ALPHA-g 대변인은 설명합니다. 제프리 행스트, 덴마크 오르후스 대학교에 재학 중입니다. 행스트가 말했다 물리 세계 실험이 일관성이 있다는 것은 반수소가 떨어지는 것과 관련이 있습니다.

ALPHA는 반물질에 무게를 둡니다

그러나 ALPHA-g는 반원자가 지구의 중력으로 인해 일반 물질이 경험하는 가속도의 약 0.75가속도를 경험한다는 사실을 발견했습니다. 이 측정은 통계적 유의성은 낮지만, 물리학자들이 표준 모델을 넘어서는 새로운 물리학을 가리킬 수 있는 물질과 반물질의 차이를 곧 발견할 수 있다는 감질나는 희망을 제공합니다.

그레이엄 쇼어 영국 스완지 대학교(University of Swansea)는 이렇게 말합니다. 물리 세계 ALPHA-g 결과는 반물질이 지구의 중력장에서 물질과 다르게 반응한다는 증거로 해석되어서는 안 됩니다.

Shore는 "[불일치]에 대한 측정은 전혀 예상하지 못한 일이며 아마도 새로운 유형의 중력 강도, 즉 중력광자를 나타낼 수 있지만 이것이 물질에 대한 정밀 중력 실험에서 어떻게 숨겨져 있을 수 있었는지 알기 어렵습니다."라고 Shore는 설명합니다. , ALPHA-g 실험에 참여하지 않은 사람.

그러나 ALPHA-g가 해체되고 분광학 실험이 CERN에 들어왔기 때문에 실험에서 더 많은 데이터를 기다려야 할 것입니다. Hangst와 그의 동료들은 현재 ALPHA-g 자석의 알려진 설계 결함을 수정하고 실험 성능을 향상시키기 위해 반수소 원자를 레이저 냉각할 수 있는 방법을 연구하고 있습니다.

연구는 다음에 설명되어 있습니다. 자연.

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