Antimaterie valt niet uiteen, onthult het CERN-experiment – ​​Physics World

Antimaterie “valt niet naar boven”, maar reageert op vrijwel dezelfde manier op de zwaartekracht van de aarde als normale materie. Dat is de conclusie van natuurkundigen die aan de ALPHA-g experiment bij CERN, dat de eerste directe waarneming heeft gedaan van vrij vallende antimaterie-atomen.

Het experiment helpt het idee uit te sluiten dat een verschil in hun reacties op de zwaartekracht op de een of andere manier verantwoordelijk is voor het feit dat er veel meer materie dan antimaterie in het zichtbare universum is. De meting laat echter nog steeds de verleidelijke, maar zeer onwaarschijnlijke mogelijkheid open dat antimaterie en materie enigszins anders reageren op de zwaartekracht.

Antimaterie werd voor het eerst voorspeld in 1928 en vier jaar later werden de eerste antimateriedeeltjes – anti-elektronen of positronen – waargenomen in het laboratorium. Antimateriedeeltjes lijken identiek aan hun materie-tegenhangers, maar met hun lading, pariteit en tijd omgekeerd. Tot nu toe suggereren onderzoeken naar antideeltjes dat ze dezelfde massa hebben als hun tegenhangers en dat ze op dezelfde manier op de zwaartekracht reageren.

Uit het zicht verbannen

Deze gelijkenis suggereert dat antimaterie tijdens de oerknal in dezelfde hoeveelheid had moeten worden geproduceerd als materie. Dit druist in tegen wat we weten over het zichtbare universum, dat veel meer materie dan antimaterie lijkt te bevatten. Als gevolg hiervan zoeken natuurkundigen naar subtiele manieren waarop antimaterie verschilt van materie, omdat het vinden van dergelijke verschillen zou kunnen helpen verklaren waarom materie domineert over antimaterie.

Indirecte metingen van het effect van de zwaartekracht op antimaterie suggereren dat materie en antimaterie beide op dezelfde manier reageren op de zwaartekracht. De moeilijkheden bij het werken met antimaterie zorgden er echter voor dat er geen directe waarneming was gedaan van antimaterie die vrijelijk onder de zwaartekracht van de aarde viel.

Hoewel antimaterie in een laboratorium kan worden gemaakt, zal het vernietigen bij contact met materie in een experimenteel apparaat. Er moet dus grote zorg worden besteed aan het verzamelen van voldoende antimaterie om een ​​experiment uit te voeren. De afgelopen tien jaar heeft het ALPHA-team van CERN de magnetische opvang van antimaterie onder hoog vacuüm geperfectioneerd om vernietiging te minimaliseren. Nu hebben ze een val gecreëerd in een hoge cilindrische vacuümkamer, ALPHA-g genaamd, waarmee ze kunnen waarnemen of antimaterie naar beneden of naar boven valt.

Hun experiment omvat het vullen van de kamer met antiwaterstofatomen – die elk een antiproton en een positron bevatten. De positronen worden verzameld uit een radioactieve bron en de antiprotonen worden gecreëerd door protonen op een vast doelwit af te vuren. Beide soorten antideeltjes worden heel voorzichtig afgeremd en vervolgens gecombineerd om antiwaterstof te creëren.

Ontsnappen aan de val

Het ALPHA-g-experiment begint met de anti-waterstof die magnetisch in het midden van de cilinder wordt opgesloten. Vervolgens wordt het vangveld verlaagd, zodat antiatomen uit de valstrik beginnen te ontsnappen. Deze vluchtelingen raken de wanden van de kamer, waar vernietiging een lichtflits creëert in een scintillatiedetector. Het team observeerde ongeveer 80% van de vernietigingen onder het midden van de val, wat erop wijst dat de antiatomen onder de zwaartekracht vallen zodra ze uit de val worden vrijgelaten. Dit werd bevestigd door het experiment meer dan tien keer te herhalen. Het team heeft niet 100% van de antiatomen naar beneden waargenomen, omdat de thermische beweging van de deeltjes een aantal ervan naar boven stuurde en ze vernietigden voordat ze weer terug konden vallen – legt de woordvoerder van ALPHA-g uit. Jeffrey Hangst, die verbonden is aan de Deense universiteit van Aarhus. Hangst vertelde Natuurkunde wereld dat het experiment consistent is, is dat antiwaterstof naar beneden valt.

ALPHA onderzoekt antimaterie

ALPHA-g ontdekte echter dat de antiatomen een versnelling ondervonden als gevolg van de zwaartekracht van de aarde, die ongeveer 0.75 bedraagt ​​van die van normale materie. Hoewel deze meting een lage statistische significantie heeft, biedt ze de verleidelijke hoop dat natuurkundigen snel een verschil tussen materie en antimaterie zouden kunnen ontdekken dat zou kunnen wijzen op nieuwe natuurkunde die verder gaat dan het standaardmodel.

Graham Kust van de Britse Universiteit van Swansea vertelt Natuurkunde wereld dat het ALPHA-g-resultaat niet mag worden geïnterpreteerd als bewijs dat antimaterie anders reageert dan materie in het zwaartekrachtveld van de aarde.

“Elke meting van [een discrepantie] zou enorm onverwacht zijn en waarschijnlijk duiden op een nieuw type zwaartekrachtkracht, misschien een gravifoton, maar het is moeilijk te begrijpen hoe dit verborgen had kunnen blijven voor nauwkeurige zwaartekrachtexperimenten op materie”, legt Shore uit. , die niet betrokken was bij het ALPHA-g-experiment.

We zullen echter moeten wachten op meer gegevens uit het experiment, omdat de ALPHA-g is ontmanteld en er een spectroscopie-experiment voor in de plaats is gezet bij CERN. Hangst en zijn collega's repareren momenteel een bekende ontwerpfout in een magneet in ALPHA-g en werken uit hoe ze de anti-waterstofatomen kunnen laserkoelen om de prestaties van het experiment te verbeteren.

Het onderzoek is beschreven in NATUUR.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/antimatter-does-not-fall-up-cern-experiment-reveals/