Μετρήθηκε για πρώτη φορά άτομο αντιύλης

Το πείραμα ALPHA στο CERN παγιδεύει εξωτική αντιύλη για να μελετήσει την διαφορά της από την ύλη.

Επιστήμονες έχουν για πρώτη φορά κάνει τη μέτρηση ενός ατόμου φτιαγμένο από αντιύλη. Αυτή η μέτρηση, αν και δεν είναι πολύ ακριβής, αποτελεί ένα πρώτο βήμα για να μελετηθούν άτομα αντιύλης με κάθε λεπτομέρεια – ένας αναγκαίος στόχος για να κατανοήσουμε γιατί το σύμπαν αποτελείται από ύλη και όχι από αντιύλη, την μυστηριώδη αδελφή της.

Τα σωματίδια της αντιύλης έχουν την ίδια μάζα αλλά αντίθετο φορτίο με την ύλη, κι όταν συναντηθούν αυτά τα δύο εξολοθρεύει το ένα το άλλο για να γίνουν καθαρή ενέργεια.

Οι φυσικοί πιστεύουν ότι το σύμπαν λίγο μετά το Big Bang (πριν από 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια) περιείχε ίσα μέρη ύλης και αντιύλης. Αλλά πολύ νωρίς, το μεγαλύτερο μέρος της ύλης και αντιύλης ‘εξολόθρευσε’ το ένα το άλλο, αφήνοντας πίσω τους ένα μικρό πλεόνασμα της ύλης από το οποίο φτιάχτηκαν τα αστέρια και οι γαλαξίες που υπάρχουν σήμερα. Το γιατί η ύλη κέρδισε την κοσμική μονομαχία είναι ακόμα ένα μυστήριο.

Παγίδα αντιύλης

Σε προηγούμενη μελέτη, φυσικοί στο CERN πέτυχαν την παγίδευση ατόμων αντιυδρογόνου για αρκετά λεπτά με τη χρήση μαγνητικών πεδίων για να τα συγκρατήσουν ακίνητα σε ένα σημείο.

Το άτομο του αντιυδρογόνου είναι σαν το κανονικό άτομο υδρογόνου, που αντί όμως να περιέχει ένα πρωτόνιο στον πυρήνα του και ένα ηλεκτρόνιο, αποτελείται από ένα αντιπρωτόνιο και ένα ποζιτρόνιο.

Στη νέα έρευνα, φυσικοί ανακάλυψαν ότι θα μπορούσαν να στείλουν μια δέσμη μικροκυμάτων σε μια συγκεκριμένη συχνότητα πάνω σε ένα άτομο αντιυδρογόνου, αλλάζοντας το σπιν του. Αναγκάζεται λοιπόν έτσι να αλλάξει ο μαγνητικός προσανατολισμός του σωματιδίου, και η μαγνητική παγίδα που το κρατά δεν λειτουργεί πλέον. 

Το αντιάτομο πλέον είναι ελεύθερο να φύγει μακριά και να χτυπήσει τους τοίχους της παγίδας, η οποία είναι φτιαγμένα από ύλη. Όταν συγκρούεται με ένα άτομο ύλης στον τοίχο, το αντιάτομο εξαϋλώνεται μαζί με το άτομο, δημιουργώντας μια υπογραφή που οι φυσικοί είναι σε θέση να ανιχνεύσουν.

«Έχουμε κάνει μια μέτρηση» δήλωσε ο Jeffrey Hangst στο Πανεπιστήμιο Aarhus της Δανίας, και εκπρόσωπος στο πείραμα. "Η ακρίβεια δεν ανταγωνίζεται με την ύλη, αλλά είναι η μόνη που έχει γίνει ποτέ στην αντιύλη."

Το πείραμα αποδεικνύει ότι είναι δυνατό να αλλαχθούν οι εσωτερικές ιδιότητες ενός αντιατόμου ρίχνοντας πάνω του μια δέσμη ακτινοβολίας. Είναι το πρώτο βήμα προς την εφαρμογή μιας λεπτομερούς μεθόδου μέτρησης, η λεγόμενη φασματοσκοπία, η οποία περιλαμβάνει το συντονισμό της ακτινοβολίας σε μια πολύ συγκεκριμένη συχνότητα, έτσι ώστε να μπορεί να διεγείρει το ποζιτρόνιο σε ένα υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο, ή τροχιά. Μετά την διέγερση του ποζιτρονίου σε μια υψηλότερη τροχιά, αυτό θα επιστρέψει πίσω και θα εκπέμψει την πρόσθετη ενέργεια, και έτσι οι επιστήμονες θα μετρήσουν τη συχνότητα του φωτός.

Φάσμα αντιύλης

"Είμαστε τώρα σε θέση να κάνουμε φασματοσκοπία αντιύλης," είπε ο Hangst. "Αυτό που τώρα μπορούμε να κάνουμε είναι να αποκτήσουμε μεγαλύτερη ακρίβεια."

Το Καθιερωμένο Μοντέλο της Σωματιδιακής Φυσικής προβλέπει ένα πανομοιότυπο φάσμα από το υδρογόνο και το αντιυδρογόνο. Οι επιστήμονες πρέπει να μετρήσουν λοιπόν με ακρίβεια το πραγματικό φάσμα του αντιυδρογόνου και να το συγκρίνουν με του υδρογόνου για να ελέγξουν αυτή τη θεωρία.

«Ψάχνουμε για πολύ μικρές αλλαγές μεταξύ των δύο φασμάτων που εκδηλώνονται μόνο σε θεωρίες μιας νέας φυσικής," λέει ο Hangst.

Αν τις βρούμε, τότε μπορεί να είμαστε πιο κοντά στην επίλυση ενός από τα απόλυτα κοσμικά διλήμματα.

“Γνωρίζουμε ότι υπάρχει κάτι που χάνουμε," δήλωσε ο ίδιος. "Γνωρίζουμε ότι δεν μπορούμε να κατανοήσουμε τα πάντα για την αντιύλη, επειδή δεν μπορούμε να εξηγήσουμε τι συνέβη σε αυτό μετά το Big Bang."

Οι φυσικοί θεωρούν ότι μετά το Big Bang ύλη και αντιύλη συμπεριφέρθηκαν λίγο διαφορετικά, για παράδειγμα, διασπάστηκαν με διαφορετικούς ρυθμούς.

Οι ερευνητές ανέφεραν τα ευρήματά τους στο περιοδικό Nature.

Πηγή:http://physics4u.wordpress.com/