Revolutionær opdagelse: opdager antistof i realtid!

Revolutionær opdagelse: opdager antistof i realtid!

Forskere ved CERN har gjort betydelige fremskridt inden for antistofforskning ved at bruge smartphones fotosensorer til at udslette antistof i realtid. Denne innovative teknologi, som er udviklet til internationalt AEGIS-samarbejde, kommer fra forskere ved Münchens Tekniske Universitet (TUM). Ved hjælp af disse nye enheder opdager forskningen antiprotonudslettelse med en imponerende nøjagtighed på næsten 0,6 mikrometer, hvilket forbedrer tidligere metoder med en faktor på 35. Disse fremskridt er afgørende, da AEgIS-samarbejdet har til formål præcist at måle antibrints frie fald i Jordens tyngdefelt, hvilket tidligere kun var en udfordring med et enormt teknisk tyngdefelt.

Der genereres en vandret antibrintstråle, hvis lodrette faldafstand måles ved hjælp af et Moiré-deflektometer. Dr. Francesco Guatieri, leder af undersøgelsen, fremhæver behovet for en detektor med høj rumlig opløsning. Implementeringen af ​​60 smartphone-chips i Optical Photon and Antimatter Imager (OPHANIM) er en nøgle til at opnå denne høje præcision. Tidligere blev fotografiske plader brugt som den eneste måde at måle nøjagtigt på, men uden mulighed for at tage realtidsmålinger. Den nye løsning har allerede bestået vellykkede test på antiprotoner og anvendes nu på antibrint. Resultaterne af denne forskning blev offentliggjort i tidsskriftet Science Advances og markerer et afgørende skridt i antistofforskningen.

Det grundlæggende i antistof

Antistof har samme masse som stof, men har en modsat elektrisk ladning og spin. Ifølge Einsteins generelle relativitetsteori skulle tyngdekraften påvirke stof og antistof identisk. Der er dog hidtil ikke foretaget direkte måling af antistofs faldhastighed, fordi produktion og opsamling af antistof er forbundet med betydelige vanskeligheder. AEgIS-samarbejdet ved CERNs Antiproton Decelerator (AD) har for nylig offentliggjort et skelsættende papir i *Communications Physics*, der beskriver en milepæl i produktionen af ​​antibrint.

Nye teknikker udviklet tilbage i 2018 muliggjorde pulserende produktion af antibrintatomer, hvilket muliggjorde præcis timing af deres dannelse. AEgIS talsmand Michael Doser bemærkede, at det er første gang, at pulserende dannelse af antibrint har fundet sted på relevante tidspunkter. Antihydrogen er og er blevet produceret og undersøgt udelukkende på CERN, hvilket gør det ideelt til at teste virkningerne af tyngdekraften og antistofs fundamentale egenskaber.

Fremtidsperspektiver

De første rapporter om lavenergiproduktion af antibrint går tilbage til 2002, takket være ATHENA- og ATRAP-samarbejdet. ALPHA-samarbejdet har gjort fremskridt med at producere, manipulere og indfange større mængder antibrint. AEgIS brugte en "ladningsudveksling"-proces udløst af en laserpuls til at generere antibrint, hvilket muliggjorde tidsbestemmelse med en usikkerhed på omkring 100 ns. Yderligere trin til at måle tyngdekraftens indflydelse på antistof er påkrævet, herunder dannelse af en pulserende stråle, forøgelse af mængden af ​​antibrint og afkøling af atomerne.

I de kommende år planlægger ALPHA-, AEGIS- og GBAR-eksperimenterne at måle anti-atomernes faldhastighed med en nøjagtighed på 1 %. Disse projekter er tæt forbundet med den nye ELENA synkrotron, som producerer ekstremt lavenergi-antiprotoner. Mens fysikere mener, at det er usandsynligt, at antistof oplever en modsat tyngdekraft i forhold til stof, kan præcise målinger afsløre subtile forskelle.