Revolutsiooniline avastus: antiaine tuvastamine reaalajas!

Revolutsiooniline avastus: antiaine tuvastamine reaalajas!

CERNi teadlased on teinud antiaine uurimisel märkimisväärseid edusamme, kasutades nutitelefoni fotosensoreid antiaine reaalajas hävitamiseks. See uuenduslik tehnoloogia, mis töötati välja rahvusvaheliseks AEgIS-e koostööks, pärineb Müncheni tehnikaülikooli (TUM) teadlastelt. Nende uute seadmete abil tuvastavad uuringud antiprootoni annihilatsioonid muljetavaldava, peaaegu 0,6 mikromeetrise täpsusega, parandades varasemaid meetodeid 35 korda. Need edusammud on üliolulised, kuna AEgIS-i koostöö eesmärk on täpselt mõõta antivesiniku vaba langemist Maa gravitatsiooniväljas, mis varem oli võimalik ainult tohutute tehniliste väljakutsetega.

Tekitatakse horisontaalne antivesinikjuga, mille vertikaalset langemiskaugust mõõdetakse Moiré deflektomeetriga. Uuringu juht dr Francesco Guatieri rõhutab vajadust kõrge ruumilise eraldusvõimega detektori järele. 60 nutitelefoni kiibi rakendamine optilises fotoni- ja antiainepildiris (OPHANIM) on selle suure täpsuse saavutamise võti. Varem kasutati fotoplaate ainsa võimalusena täpselt mõõta, kuid ilma reaalajas mõõtmise võimaluseta. Uus lahendus on juba edukalt läbinud antiprootonite testid ja seda rakendatakse nüüd antivesiniku puhul. Selle uurimistöö tulemused avaldati ajakirjas Science Advances ja need tähistavad olulist sammu antiaine uurimisel.

Antiaine põhitõed

Antiaine mass on ainega sama, kuid sellel on vastupidine elektrilaeng ja spin. Einsteini üldise relatiivsusteooria järgi peaks gravitatsioon mõjutama ainet ja antiainet identselt. Seni pole aga antiaine langemiskiiruse otsest mõõtmist tehtud, sest antiaine tootmine ja püüdmine on seotud märkimisväärsete raskustega. CERNi Antiproton Decelerator (AD) AEgIS-i koostöö avaldas hiljuti ajakirjas *Communications Physics* maamärki käsitleva artikli, mis kirjeldab antivesiniku tootmise verstaposti.

2018. aastal välja töötatud uued tehnikad võimaldasid antivesiniku aatomite impulsstootmist, võimaldades nende moodustumist täpselt ajastada. AEgIS-i pressiesindaja Michael Doser märkis, et see on esimene kord, kui antivesiniku impulssmoodustumine on toimunud asjakohastel aegadel. Antivesinik on ja on toodetud ja uuritud eranditult CERNis, mistõttu on see ideaalne gravitatsiooni mõju ja antiaine põhiomaduste testimiseks.

Tulevikuperspektiivid

Tänu ATHENA ja ATRAPi koostööle pärinevad esimesed madala energiatarbega tootmise aruanded antivesiniku kohta 2002. aastast. ALPHA koostöö on saavutanud edusamme suuremate koguste antivesiniku tootmisel, töötlemisel ja hõivamisel. AEgIS kasutas antivesiniku genereerimiseks laserimpulsi poolt käivitatud laenguvahetusprotsessi, mis võimaldas aega määrata umbes 100 ns määramatusega. Gravitatsiooni mõju antiainele mõõtmiseks on vaja täiendavaid samme, sealhulgas impulssjoa moodustamine, antivesiniku koguse suurendamine ja aatomite jahutamine.

Lähiaastatel on ALPHA, AEgIS ja GBAR katsetega kavas mõõta antiaatomite langemiskiirust 1% täpsusega. Need projektid on tihedalt seotud uue ELENA sünkrotroniga, mis toodab äärmiselt madala energiatarbega antiprootoneid. Kuigi füüsikud usuvad, et on ebatõenäoline, et antiaine kogeb ainega võrreldes vastupidist gravitatsioonitõmmet, võivad täpsed mõõtmised paljastada peeneid erinevusi.