Μυστηριώδης αντιύλη παρατηρήθηκε να πέφτει για πρώτη φορά

Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες παρατήρησαν σωματίδια αντιύλης, τα μυστηριώδη δίδυμα της ορατής ύλης γύρω μας, να πέφτουν προς τα κάτω λόγω της επίδρασης της βαρύτητας, ανακοίνωσε την Τετάρτη το ευρωπαϊκό εργαστήριο φυσικής CERN.

Το πείραμα χαιρετίστηκε ως «σημαντικό ορόσημο», αν και οι περισσότεροι φυσικοί περίμεναν το αποτέλεσμα, το οποίο είχε ήδη προβλεφθεί από τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν το 1915.

Αποκλείει σίγουρα ότι η βαρύτητα απωθεί την αντιύλη προς τα πάνω, ένα εύρημα που θα είχε αλλάξει τη θεμελιώδη κατανόησή μας για το σύμπαν.

Πιστεύεται ότι πριν από περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, η Μεγάλη Έκρηξη παρήγαγε ίση ποσότητα ύλης (από την οποία αποτελείται όλα όσα μπορούμε να δούμε) και αντιύλης, το ίσο αλλά αντίθετο αντίστοιχό της.

Ωστόσο, δεν υπάρχει ουσιαστικά αντιύλη στο σύμπαν, που οδήγησε σε ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια στη φυσική: τι απέγινε όλη η αντιύλη;

«Λείπει το μισό σύμπαν», δήλωσε ο Jeffrey Hangst, μέλος της συνεργασίας ALPHA στο CERN στη Γενεύη που πραγματοποίησε το νέο πείραμα.

«Καταρχήν, θα μπορούσαμε να οικοδομήσουμε ένα σύμπαν – όλα όσα γνωρίζουμε – μόνο με αντιύλη, και θα λειτουργούσε ακριβώς με τον ίδιο τρόπο», είπε στο Γαλλικό Πρακτορείο.

Οι φυσικοί πιστεύουν ότι η ύλη και η αντιύλη συναντήθηκαν και καταστράφηκαν σχεδόν ολοκληρωτικά μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Ωστόσο, η ύλη αποτελεί πλέον σχεδόν το πέντε τοις εκατό του σύμπαντος (το υπόλοιπο είναι ακόμη λιγότερο κατανοητό η σκοτεινή ύλη και ενέργεια), ενώ η αντιύλη έχει εξαφανιστεί.

Το μήλο του Νεύτωνα πετάει;

Ένα από τα βασικά εκκρεμή ερωτήματα σχετικά με την αντιύλη ήταν αν η βαρύτητα την έκανε να πέσει με τον ίδιο τρόπο όπως η κανονική ύλη.

Ενώ οι περισσότεροι φυσικοί το πίστευαν, μερικοί είχαν υποθέσει το αντίθετο.

Ένα μήλο που πέφτει ενέπνευσε το διάσημο έργο του Ισαάκ Νεύτωνα για τη βαρύτητα, αλλά αν αυτό το μήλο ήταν φτιαγμένο από αντιύλη, θα είχε εκτοξευθεί στον ουρανό;

Και αν η βαρύτητα πράγματι απωθεί την αντιύλη, θα μπορούσε να σημαίνει ότι ήταν δυνατές αδυναμίες όπως μια μηχανή αέναης κίνησης.

“Λοιπόν γιατί να μην ρίξουμε μερικά και να δούμε τι θα συμβεί;” είπε ο Χανγκστ.

Συνέκρινε το πείραμα με τη διάσημη (αν και πιθανώς απόκρυφη) επίδειξη του 16ου αιώνα του Γαλιλαίου ότι δύο μπάλες διαφορετικής μάζας που πετάχτηκαν από τον Πύργο της Πίζας θα έπεφταν με τον ίδιο ρυθμό.

Αλλά αυτό το πείραμα, το αποτέλεσμα 30 ετών εργασίας για την αντιύλη στο CERN, ήταν «λίγο πιο περίπλοκο» από αυτό του Galileo, είπε ο Hangst.

Ένα πρόβλημα ήταν ότι η αντιύλη μόλις και μετά βίας υπάρχει έξω από σπάνια, βραχύβια σωματίδια στο διάστημα.

Ωστόσο, το 1996, επιστήμονες στο CERN παρήγαγαν τα πρώτα άτομα αντιύλης: το αντιυδρογόνο.

Μια άλλη πρόκληση ήταν ότι, επειδή η ύλη και η αντιύλη έχουν αντίθετα ηλεκτρικά φορτία, τη στιγμή που συναντιούνται καταστρέφουν ο ένας τον άλλον σε μια βίαιη λάμψη ενέργειας που οι επιστήμονες αποκαλούν εκμηδένιση.

Μια μαγνητική παγίδα

Για να μελετήσει την επίδραση της βαρύτητας στην αντιύλη, η ομάδα ALPHA κατασκεύασε ένα μπουκάλι μήκους 25 εκατοστών τοποθετημένο στο άκρο του, με μαγνήτες στο πάνω και στο κάτω μέρος.

Στα τέλη του περασμένου έτους, οι επιστήμονες τοποθέτησαν περίπου 100 πολύ ψυχρά άτομα αντιυδρογόνου σε αυτή τη «μαγνητική παγίδα» που ονομάζεται ALPHA-g.

Όταν μείωσαν την ισχύ και των δύο μαγνητών, τα σωματίδια αντιυδρογόνου, που αναπηδούσαν με ταχύτητα 100 μέτρων το δευτερόλεπτο, μπόρεσαν να ξεφύγουν και από τα δύο άκρα του μπουκαλιού.

Οι επιστήμονες στη συνέχεια μέτρησαν απλώς πόση αντιύλη εκμηδενίστηκε σε κάθε άκρο του μπουκαλιού.

Περίπου το 80 τοις εκατό του αντιυδρογόνου βγήκε από τον πυθμένα, ποσοστό παρόμοιο με το πώς θα συμπεριφέρονταν τακτικά τα άτομα υδρογόνου που αναπηδούν αν βρίσκονταν στη φιάλη.

Αυτό το αποτέλεσμα δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Φύσηδείχνει ότι η βαρύτητα προκαλεί την πτώση της αντιύλης προς τα κάτω, όπως προέβλεψε η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν το 1915.

Σε περισσότερα από δώδεκα πειράματα, οι επιστήμονες του CERN διαφοροποίησαν την ισχύ των μαγνητών, παρατηρώντας την επίδραση της βαρύτητας στην αντιύλη σε διαφορετικές ταχύτητες.

Ενώ το πείραμα αποκλείει ότι η βαρύτητα προκαλεί την άνοδο του αντιυδρογόνου, ο Hangst τόνισε ότι δεν αποδεικνύει ότι η αντιύλη συμπεριφέρεται ακριβώς με τον ίδιο τρόπο όπως η κανονική ύλη.

«Αυτό είναι το επόμενο καθήκον μας», είπε.

Ο Μάρκο Γκέρσαμπεκ, ένας φυσικός που εργάζεται στο CERN αλλά δεν συμμετείχε στην έρευνα του ALPHA, είπε ότι ήταν «ένα μεγάλο ορόσημο».

Αλλά αυτό σηματοδοτεί «μόνο την αρχή μιας εποχής» ακριβέστερων μετρήσεων της επίδρασης της βαρύτητας στην αντιύλη, είπε στο Γαλλικό Πρακτορείο.

Άλλες προσπάθειες για την καλύτερη κατανόηση της αντιύλης περιλαμβάνουν τη χρήση του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων του CERN για τη διερεύνηση περίεργων σωματιδίων που ονομάζονται κουάρκ ομορφιάς.

Και υπάρχει ένα πείραμα στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό που επιχειρεί να συλλάβει την αντιύλη στις κοσμικές ακτίνες.

Αλλά προς το παρόν, το γιατί το σύμπαν είναι πλημμυρισμένο από ύλη αλλά στερείται αντιύλης «παραμένει μυστήριο», είπε ο φυσικός Χάρι Κλιφ.

Δεδομένου ότι και οι δύο θα έπρεπε να είχαν αφανίσει εντελώς ο ένας τον άλλον στο πρώιμο σύμπαν, «το γεγονός ότι υπάρχουμε υποδηλώνει ότι κάτι συμβαίνει που δεν καταλαβαίνουμε», πρόσθεσε.

© 2023 AFP