اكتشاف ثوري: اكتشاف المادة المضادة في الوقت الحقيقي!

اكتشاف ثوري: اكتشاف المادة المضادة في الوقت الحقيقي!

حقق الباحثون في CERN تقدمًا كبيرًا في أبحاث المادة المضادة باستخدام أجهزة الاستشعار الضوئية في الهواتف الذكية للقضاء على المادة المضادة في الوقت الفعلي. هذه التكنولوجيا المبتكرة، التي تم تطويرها للتعاون الدولي في مجال AEgIS، تأتي من علماء في جامعة ميونيخ التقنية (TUM). بمساعدة هذه الأجهزة الجديدة، يكتشف البحث إبادة البروتون المضاد بدقة مذهلة تبلغ حوالي 0.6 ميكرومتر، مما يؤدي إلى تحسين الأساليب السابقة بمعامل 35. تعد هذه التطورات حاسمة حيث يهدف تعاون AEgIS إلى قياس السقوط الحر للهيدروجين المضاد في مجال جاذبية الأرض بدقة، والذي لم يكن ممكنًا في السابق إلا في ظل تحديات تقنية هائلة.

يتم إنشاء طائرة هيدروجين مضادة أفقية، ويتم قياس مسافة السقوط العمودية باستخدام مقياس انحراف تموج في النسيج. يسلط الدكتور فرانشيسكو جواتييري، قائد الدراسة، الضوء على الحاجة إلى كاشف ذو دقة مكانية عالية. يعد استخدام 60 شريحة للهواتف الذكية في جهاز تصوير الفوتون والمادة المضادة (OPHANIM) هو المفتاح لتحقيق هذه الدقة العالية. في السابق، كانت تستخدم لوحات التصوير الفوتوغرافي باعتبارها الطريقة الوحيدة للقياس الدقيق، ولكن من دون القدرة على أخذ قياسات في الوقت الحقيقي. لقد اجتاز الحل الجديد بالفعل اختبارات ناجحة على البروتونات المضادة ويتم تطبيقه الآن على الهيدروجين المضاد. نُشرت نتائج هذا البحث في مجلة Science Advances، وتمثل خطوة حاسمة في أبحاث المادة المضادة.

أساسيات المادة المضادة

المادة المضادة لها نفس كتلة المادة ولكن لها شحنة كهربائية وتدور بشكل معاكس. وفقا للنظرية النسبية العامة لأينشتاين، يجب أن تؤثر الجاذبية على المادة والمادة المضادة بشكل مماثل. ومع ذلك، لم يتم إجراء أي قياس مباشر لسرعة سقوط المادة المضادة حتى الآن، لأن إنتاج المادة المضادة والتقاطها يرتبطان بصعوبات كبيرة. نشر تعاون AEgIS في مبطئ البروتون المضاد (AD) التابع لـ CERN مؤخرًا ورقة بحثية بارزة في *فيزياء الاتصالات* تصف معلمًا بارزًا في إنتاج الهيدروجين المضاد.

وقد مكنت التقنيات الجديدة التي تم تطويرها في عام 2018 من الإنتاج النبضي لذرات الهيدروجين المضاد، مما يسمح بالتوقيت الدقيق لتكوينها. وأشار المتحدث باسم AEgIS، مايكل دوسر، إلى أن هذه هي المرة الأولى التي يحدث فيها تكوين نبضي للهيدروجين المضاد في الأوقات ذات الصلة. يتم إنتاج الهيدروجين المضاد ودراسته حصريًا في CERN، مما يجعله مثاليًا لاختبار تأثيرات الجاذبية والخصائص الأساسية للمادة المضادة.

وجهات النظر المستقبلية

تعود أول تقارير إنتاج الطاقة المنخفضة للهيدروجين المضاد إلى عام 2002، وذلك بفضل التعاون بين ATHENA وATRAP. حقق تعاون ALPHA تقدمًا في إنتاج كميات أكبر من الهيدروجين المضاد ومعالجتها والتقاطها. استخدم AEgIS عملية "تبادل الشحنات" الناتجة عن نبضة ليزر لتوليد الهيدروجين المضاد، مما يسمح بتحديد الوقت مع عدم يقين يبلغ حوالي 100 نانو ثانية. هناك حاجة إلى خطوات إضافية لقياس تأثير الجاذبية على المادة المضادة، بما في ذلك تشكيل طائرة نابضة، وزيادة كميات الهيدروجين المضاد، وتبريد الذرات.

وفي السنوات المقبلة، تخطط تجارب ALPHA وAEgIS وGBAR لقياس سرعة سقوط الذرات المضادة بدقة تصل إلى 1%. ترتبط هذه المشاريع ارتباطًا وثيقًا بسينكروترون ELENA الجديد، الذي ينتج بروتونات مضادة منخفضة الطاقة للغاية. في حين يعتقد الفيزيائيون أنه من غير المرجح أن تتعرض المادة المضادة لسحب جاذبية معاكس مقارنة بالمادة، فإن القياسات الدقيقة يمكن أن تكشف عن اختلافات دقيقة.