Revoluční objev: detekce antihmoty v reálném čase!

Revoluční objev: detekce antihmoty v reálném čase!

Vědci z CERN dosáhli významného pokroku ve výzkumu antihmoty díky použití fotosenzorů smartphonů k anihilaci antihmoty v reálném čase. Tato inovativní technologie, která byla vyvinuta pro mezinárodní spolupráci AEgIS, pochází od vědců z Technické univerzity v Mnichově (TUM). S pomocí těchto nových zařízení výzkum detekuje antiprotonové anihilace s působivou přesností téměř 0,6 mikrometru, čímž zlepšuje předchozí metody faktorem 35. Tyto pokroky jsou zásadní, protože spolupráce AEgIS si klade za cíl přesně měřit volný pád antivodíku v gravitačním poli Země, což bylo dříve možné jen s obrovskými technickými problémy.

Generuje se horizontální antivodíkový paprsek, jehož vertikální pádová dráha se měří pomocí Moiré deflectometru. Dr. Francesco Guatieri, vedoucí studie, zdůrazňuje potřebu detektoru s vysokým prostorovým rozlišením. Klíčem k dosažení této vysoké přesnosti je implementace 60 čipů smartphonu do optického fotonového a antihmotového zobrazovače (OPHANIM). Dříve byly fotografické desky používány jako jediný způsob přesného měření, ale bez možnosti provádět měření v reálném čase. Nové řešení již prošlo úspěšnými testy na antiprotonech a nyní se aplikuje na antivodík. Výsledky tohoto výzkumu byly publikovány v časopise Science Advances a znamenají zásadní krok ve výzkumu antihmoty.

Základy antihmoty

Antihmota má stejnou hmotnost jako hmota, ale má opačný elektrický náboj a rotaci. Podle Einsteinovy ​​obecné teorie relativity by gravitace měla působit na hmotu a antihmotu identicky. Přímé měření rychlosti pádu antihmoty však zatím nebylo provedeno, protože výroba a zachycení antihmoty jsou spojeny se značnými obtížemi. Spolupráce AEgIS na antiprotonovém decelerátoru (AD) CERN nedávno zveřejnila přelomový dokument v *Communications Physics*, který popisuje milník ve výrobě antivodíku.

Nové techniky vyvinuté již v roce 2018 umožnily pulzní produkci atomů antivodíku, což umožnilo přesné načasování jejich tvorby. Mluvčí AEgIS Michael Doser poznamenal, že je to poprvé, kdy v relevantních časech došlo k pulzní tvorbě antivodíku. Antivodík je a byl vyráběn a studován výhradně v CERN, takže je ideální pro testování účinků gravitace a základních vlastností antihmoty.

Budoucí perspektivy

První zprávy o nízkoenergetické produkci antivodíku pocházejí z roku 2002, a to díky spolupráci ATHENA a ATRAP. Spolupráce ALPHA dosáhla pokroku ve výrobě, manipulaci a zachycování většího množství antivodíku. AEgIS využíval proces „výměny náboje“ spouštěný laserovým pulzem ke generování antivodíku, což umožňuje stanovení času s nejistotou kolem 100 ns. Jsou zapotřebí další kroky k měření vlivu gravitace na antihmotu, včetně vytvoření pulzního paprsku, zvýšení množství antivodíku a chlazení atomů.

V příštích letech plánují experimenty ALPHA, AEgIS a GBAR měřit pádovou rychlost antiatomů s přesností 1 %. Tyto projekty jsou úzce spjaty s novým synchrotronem ELENA, který produkuje antiprotony s extrémně nízkou energií. I když se fyzici domnívají, že je nepravděpodobné, že by antihmota zažívá opačnou gravitaci než hmota, přesná měření by mohla odhalit jemné rozdíly.