 |
| Το «κράτημα» ενός ατόμου αντιηλεκτρονίου ανάμεσα σε μαγνητικά πεδία για ένα τέταρτο της ώρας επέτρεψε την πρώτη φασματοσκοπική μέτρησή του Πηγή Berkeley Lab, Γραφική απεικόνιση Katie Bertsc |
Τα πρώτα φάσματα ενός ατόμου αντιυδρογόνου παρουσιάζονται από το πείραμα ATLAS του CERN
Ενα βήμα πιο κοντά στην εξιχνίαση των μυστικών της αντιύλης έρχονται οι επιστήμονες πραγματοποιώντας τις πρώτες μετρήσεις ενός ατόμου της. Προς το παρόν τα φάσματα δεν δείχνουν αν η φευγαλέα «αντίπαλος» της ύλης με τη μορφή που τη γνωρίζουμε έχει τη ίδια συμπεριφορά με αυτήν, οι ειδικοί όμως ελπίζουν ότι εκτενέστερες μετρήσεις με λέιζερ θα δώσουν σαφέστερες απαντήσεις.
Οι μετρήσεις, οι οποίες δημοσιεύθηκαν στην επιθεώρηση «Nature», έγιναν σε άτομα αντιυδρογόνου που είχαν παγιδευτεί πέρυσι στο πλαίσιο του πειράματος ATLAS του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Πυρηνικών Ερευνών (CERN). Οι ερευνητές παρουσίασαν τα πρώτα φάσματα, τα οποία δείχνουν την ενέργεια που απαιτείται για την αλλαγή των ιδιοστροφορμών (spin) των ποζιτρονίων τους.
Αντιδιαμετρικά πανομοιότυπα
Το Καθιερωμένο Μοντέλο της Σωματιδιακής Φυσικής προβλέπει ότι η αντιύλη αποτελεί στην ουσία ένα αντιδιαμετρικό πανομοιότυπο της ύλης. Τα άτομά τους δηλαδή θα πρέπει να έχουν ακριβώς τις ίδιες ιδιότητες αλλά να διαφέρουν ως προς τα φορτία τους, τα οποία θα πρέπει να είναι αντίθετα.
Μια μέθοδος για να ελεγχθεί αυτή η θεωρία είναι η σύγκριση των φασμάτων του φωτός που εκπέμπουν τα άτομα της ύλης και της αντιύλης όταν διεγερθούν. Αν οι φασματοσκοπικές μετρήσεις είναι όμοιες, τότε η θεωρία ευσταθεί. Οποιαδήποτε διαφορά όμως την καταρρίπτει αυτόματα.
Επί δεκαετίες μια τέτοιου είδους φασματοσκοπική μέτρηση αποτελούσε άπιαστο όνειρο, όπως εξίσου άπιαστα ήταν και τα σωματίδια της αντιύλης.
Το όνειρο αγγίζει την πραγματικότητα
Το όνειρο αυτό άρχισε να αγγίζει την πραγματικότητα το 2010, όταν οι ερευνητές του ATLAS παγίδευσαν για πρώτη φορά άτομα αντιυδρογόνου, έστω και για λίγα κλάσματα του δευτερολέπτου.
Πέρυσι άρχισε να παίρνει σάρκα και οστά, καθώς οι ειδικοί βελτίωσαν τις επιδόσεις τους κατορθώνοντας να «κρατήσουν» τα άτομα μέσα σε μαγνητικά πεδία για περίπου ένα τέταρτο της ώρας – διαδικασία η οποία επέτρεψε και την πρώτη φασματοσκοπική μέτρησή τους.
Το αντιυδρογόνο είναι το απλούστερο άτομο αντιύλης – αποτελείται από ένα ποζιτρόνιο (το αντίθετο του ηλεκτρονίου) και ένα αντιπρωτόνιο.
Οι μετρήσεις, οι οποίες δημοσιεύθηκαν στην επιθεώρηση «Nature», έγιναν σε άτομα αντιυδρογόνου που είχαν παγιδευτεί πέρυσι στο πλαίσιο του πειράματος ATLAS του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Πυρηνικών Ερευνών (CERN). Οι ερευνητές παρουσίασαν τα πρώτα φάσματα, τα οποία δείχνουν την ενέργεια που απαιτείται για την αλλαγή των ιδιοστροφορμών (spin) των ποζιτρονίων τους.
Αντιδιαμετρικά πανομοιότυπα
Το Καθιερωμένο Μοντέλο της Σωματιδιακής Φυσικής προβλέπει ότι η αντιύλη αποτελεί στην ουσία ένα αντιδιαμετρικό πανομοιότυπο της ύλης. Τα άτομά τους δηλαδή θα πρέπει να έχουν ακριβώς τις ίδιες ιδιότητες αλλά να διαφέρουν ως προς τα φορτία τους, τα οποία θα πρέπει να είναι αντίθετα.
Μια μέθοδος για να ελεγχθεί αυτή η θεωρία είναι η σύγκριση των φασμάτων του φωτός που εκπέμπουν τα άτομα της ύλης και της αντιύλης όταν διεγερθούν. Αν οι φασματοσκοπικές μετρήσεις είναι όμοιες, τότε η θεωρία ευσταθεί. Οποιαδήποτε διαφορά όμως την καταρρίπτει αυτόματα.
Επί δεκαετίες μια τέτοιου είδους φασματοσκοπική μέτρηση αποτελούσε άπιαστο όνειρο, όπως εξίσου άπιαστα ήταν και τα σωματίδια της αντιύλης.
Το όνειρο αγγίζει την πραγματικότητα
Το όνειρο αυτό άρχισε να αγγίζει την πραγματικότητα το 2010, όταν οι ερευνητές του ATLAS παγίδευσαν για πρώτη φορά άτομα αντιυδρογόνου, έστω και για λίγα κλάσματα του δευτερολέπτου.
Πέρυσι άρχισε να παίρνει σάρκα και οστά, καθώς οι ειδικοί βελτίωσαν τις επιδόσεις τους κατορθώνοντας να «κρατήσουν» τα άτομα μέσα σε μαγνητικά πεδία για περίπου ένα τέταρτο της ώρας – διαδικασία η οποία επέτρεψε και την πρώτη φασματοσκοπική μέτρησή τους.
Το αντιυδρογόνο είναι το απλούστερο άτομο αντιύλης – αποτελείται από ένα ποζιτρόνιο (το αντίθετο του ηλεκτρονίου) και ένα αντιπρωτόνιο.
