by 
Στις 27 Σεπτεμβρίου, μια διεθνής ομάδα φυσικών ανέφερε μια σημαντική ανακάλυψη σχετικά με μια άπιαστη μορφή ύλης γνωστή ως αντιύλη. Φαίνεται ότι η αντιύλη ανταποκρίνεται στη βαρύτητα με τον ίδιο τρόπο όπως η κανονική ύλη, επικυρώνοντας τις θεωρίες που προτάθηκαν από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν πριν από περισσότερο από έναν αιώνα.
Αυτό το αποτέλεσμα σηματοδοτεί την πρώτη άμεση παρατήρηση της αντιύλης σε ελεύθερη πτώση, στην οποία τα άτομα αποτελούνται από αντιπρωτόνια αντί για πρωτόνια και αντιηλεκτρόνια (ποζιτρόνια) αντί για ηλεκτρόνια. Τα αντιπρωτόνια είναι βασικά αρνητικά φορτισμένα πρωτόνια (τα πρωτόνια είναι θετικά σε άτομα κανονικής ύλης) και τα ποζιτρόνια είναι θετικά φορτισμένα ηλεκτρόνια (τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά στα άτομα της κανονικής ύλης).
Η νέα έρευνα έδειξε τελικά ότι το ατομικό αντιυδρογόνο, που σχηματίζεται από ένα αντιπρωτόνιο στο κέντρο με ένα θετικά φορτισμένο ποζιτρόνιο σε τροχιά γύρω του, έλκεται προς τα κάτω λόγω της βαρύτητας και όχι προς τα πάνω, όπως θα μπορούσε να αναμένεται από μια μορφή ύλης. “απεναντι απο”. «της κανονικής ύλης.
Επιπλέον, σχεδόν τρεις δεκαετίες μετά την πρώτη δημιουργία του αντιυδρογόνου σε ένα εργαστήριο, ο σημερινός επιστημονικός θρίαμβος είναι άλλη μια επιβεβαίωση της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν, που προβλέπει ότι όλες οι μάζες, ανεξάρτητα από τις διαφορές στις εσωτερικές τους δομές, αντιδρούν στη βαρύτητα με παρόμοιο τρόπο. .
“Αν περπατήσετε στις αίθουσες αυτού του τμήματος και ρωτήσετε φυσικούς, θα σας πουν όλοι ότι αυτό το αποτέλεσμα δεν είναι καθόλου εκπληκτικό. Αυτή είναι η πραγματικότητα”, δήλωσε ο Jonathan Wurtele, καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ, ο οποίος πρότεινε τον πειραματίστηκε για πρώτη φορά πριν από περισσότερο από μια δεκαετία και συνέγραψε τη νέα μελέτη, ανέφερε σε μια δήλωση. «Αλλά οι περισσότεροι από αυτούς θα πουν επίσης ότι το πείραμα έπρεπε να γίνει γιατί ποτέ δεν μπορείς να είσαι σίγουρος».
Σχετίζεται με: Η αντιύλη είναι ταυτόχρονα σωματίδιο και κύμα, επιβεβαιώνει νέο πείραμα
Αιχμαλωτίζοντας το μικροσκοπικό
Ο Wurtele και η ομάδα του δημιούργησαν, παγίδευσαν και μελέτησαν σωματίδια αντιυδρογόνου στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Πυρηνικής Έρευνας (περισσότερο γνωστό με το γαλλικό του ακρωνύμιο, CERN). Τα σωματίδια παγιδεύτηκαν μέσα σε αυτό που ήταν ουσιαστικά ένα μαγνητικό μπουκάλι, τα άκρα του οποίου περιείχαν ελεγχόμενα μαγνητικά πεδία. Για να δουν τις επιπτώσεις της βαρύτητας στα σωματίδια αντιυδρογόνου, οι ερευνητές μείωσαν την ισχύ του μαγνητικού πεδίου σε κάθε άκρο για να επιτρέψουν στα σωματίδια να διαφύγουν.
Όταν κάθε σωματίδιο μετακινήθηκε στην κορυφή ή στο κάτω μέρος της μαγνητικής φιάλης, πήδηξε σε μια στιγμή. Στη συνέχεια, οι ερευνητές μέτρησαν αυτές τις λάμψεις και διαπίστωσαν ότι ένας μεγαλύτερος αριθμός από αυτούς περιπλανήθηκε προς το κάτω μέρος του μπουκαλιού σε σύγκριση με το πάνω μέρος. Στην πραγματικότητα, ένα εκπληκτικό 80% από αυτούς συμπεριφέρθηκαν έτσι και αυτό το αποτέλεσμα κράτησε για δώδεκα επαναλήψεις του πειράματος. Σύμφωνα με τη νέα μελέτη, αυτό έδειξε οριστικά ότι η βαρύτητα προκαλεί την πτώση του αντιυδρογόνου προς τα κάτω.
“Αυτό μας δίνει ένα ισχυρό πειραματικό κουμπί που μας επιτρέπει να πιστεύουμε βασικά ότι το πείραμα λειτούργησε πραγματικά επειδή μπορούμε να αποδείξουμε στον εαυτό μας ότι μπορούμε να ελέγξουμε το πείραμα με προβλέψιμο τρόπο”, δήλωσε ο Joel Fajans, καθηγητής φυσικής στο UC Berkeley και συνεργάτης ερευνητής. . -ο συγγραφέας της νέας μελέτης, είπε στη δήλωση.
Η ομάδα διαπίστωσε επίσης ότι η βαρυτική επιτάχυνση του αντιυδρογόνου ήταν κοντά σε αυτή της κανονικής ύλης, η οποία είναι 9,8 μέτρα (32 πόδια) ανά δευτερόλεπτο στο τετράγωνο. Αυτό το αποτέλεσμα αναμένεται να ισχύει και για άλλα σωματίδια αντιύλης, λένε οι ερευνητές.
«Θα ήταν διπλά περίεργο αν αυτό δεν ήταν αλήθεια (πρώτον, ότι κάτι έπεσε και δεύτερον, ότι υπήρχε διαφορά με το αντιυδρογόνο)», είπε ο Φάγιανς στον αδελφό ιστότοπο Space.com στο Live Science σε ένα email.
Ωστόσο, αν και τα τελευταία ευρήματα αποκλείουν θεωρίες που υποστηρίζουν ότι η αντιύλη απωθείται από τη βαρύτητα, μόνο πιο ακριβείς μετρήσεις θα δείξουν εάν υπάρχει διαφορά στη βαρυτική δύναμη στην αντιύλη σε σύγκριση με την ύλη.
Ωστόσο, επιτυγχάνοντας την πρώτη άμεση παρατήρηση των βαρυτικών επιδράσεων στο αντιυδρογόνο, οι ερευνητές σηματοδοτούν την αρχή μιας λεπτομερούς και άμεσης αναζήτησης για τη βαρυτική φύση της αντιύλης, η οποία παραμένει εκπληκτικά σπάνια στο σύμπαν.
Εάν η ύλη και η αντιύλη δρουν τόσο παρόμοια, πού βρίσκεται η αντιύλη που λείπει στο σύμπαν;
Αυτό είναι ακόμα ένα ανοιχτό ερώτημα.
Κατά τη διάρκεια του Big Bang, πιστεύεται ότι το σύμπαν ήταν πλούσιο σε ζεύγη σωματιδίων ύλης και αντιύλης, τα οποία θεωρούνται ο καθρέφτης της ύλης, καθώς τα σωματίδια τους έχουν την ίδια μάζα εκτός από ένα αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο. Εάν τα σωματίδια ύλης και αντιύλης έρθουν σε επαφή, εκμηδενίζονται το ένα το άλλο με μια βίαιη λάμψη που αφήνει πίσω του καθαρή ενέργεια, γι’ αυτό και τα σωματίδια ύλης και αντιύλης δημιουργούνται και καταστρέφονται πάντα ανά ζεύγη.
Θεωρητικά, αυτό σημαίνει ότι το σύμπαν δεν πρέπει να περιέχει τίποτα άλλο παρά περίσσεια ενέργειας, τουλάχιστον σύμφωνα με το Καθιερωμένο Μοντέλο της Φυσικής των Σωματιδίων που περιγράφει την καλύτερη τρέχουσα κατανόησή μας για το πώς συμπεριφέρονται τα θεμελιώδη σωματίδια κάτω από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης. Αλλά αυτή η συμμετρία έσπασε κάποια στιγμή κατά τη διάρκεια της εξέλιξης του σύμπαντος, οπότε βλέπουμε ξεκάθαρα ότι η ύλη κυριαρχεί στο παρατηρήσιμο σύμπαν. Αυτό απλώς υπερβαίνει αυτό που μπορεί να εξηγήσει το τυπικό μοντέλο. Επομένως, οι διεργασίες που ανέτρεψαν την ισορροπία με τέτοιο τρόπο ώστε να απομένει τόσο λίγη αντιύλη είναι ακόμα άγνωστες.
«Δυστυχώς, δεδομένου ότι οι απαντήσεις μας είναι συνεπείς με τη γενική σχετικότητα, δεν ρίχνουν κανένα φως στην σπανιότητα της αντιύλης», είπε ο Fajans στο Space.com σε ένα email. Ο Fajans πρόσθεσε ότι αναμένει ότι η ακρίβεια του τρέχοντος πειράματος μπορεί να βελτιωθεί κατά 100 φορές στο μέλλον. “Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε κάτι νέο, αλλά φυσικά δεν έχουμε ακόμα ιδέα αν θα συμβεί αυτό. Οι περισσότεροι θα έλεγαν ότι είναι απίθανο, αλλά εξακολουθεί να αξίζει να το επιδιώξουμε.”
Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν από τη συνεργασία Antihydrogen Laser Physics Apparatus (ALPHA) στο CERN την Τετάρτη (27 Σεπτεμβρίου) στο περιοδικό Nature.
Αρχικά δημοσιεύτηκε στο space.com.
