Forradalmi felfedezés: az antianyag valós idejű észlelése!

Forradalmi felfedezés: az antianyag valós idejű észlelése!

A CERN kutatói jelentős előrelépést értek el az antianyag-kutatásban azáltal, hogy okostelefonok fotoszenzorait használták az antianyag valós idejű megsemmisítésére. Ez az innovatív technológia, amelyet nemzetközi AEgIS együttműködésre fejlesztettek ki, a Müncheni Műszaki Egyetem (TUM) tudósaitól származik. Az új eszközök segítségével a kutatás lenyűgöző, csaknem 0,6 mikrométeres pontossággal detektálja az antiproton-annihilációkat, 35-szörösére javítva a korábbi módszereket. Ezek a fejlesztések kulcsfontosságúak, mivel az AEgIS együttműködés célja az antihidrogén szabadesésének pontos mérése a Föld gravitációs mezőjében, ami korábban csak óriási technikai kihívásokkal volt lehetséges.

Vízszintes antihidrogénsugarat állítanak elő, amelynek függőleges esési távolságát Moiré deflectométerrel mérik. Dr. Francesco Guatieri, a tanulmány vezetője kiemeli a nagy térbeli felbontású detektor szükségességét. A 60 okostelefon-chip alkalmazása az Optical Photon and Antimatter Imagerben (OPHANIM) kulcsfontosságú e nagy pontosság eléréséhez. Korábban a fényképező lemezeket használták a pontos mérés egyetlen módjaként, de valós idejű mérések elvégzése nélkül. Az új megoldás már sikeresen átment az antiprotonokon végzett teszteken, és most az antihidrogénre is alkalmazzák. A kutatás eredményeit a Science Advances folyóiratban tették közzé, és döntő lépést jelentenek az antianyag-kutatásban.

Az antianyag alapjai

Az antianyag tömege megegyezik az anyaggal, de ellentétes elektromos töltése és forgása van. Einstein általános relativitáselmélete szerint a gravitációnak azonosan kell hatnia az anyagra és az antianyagra. Az antianyag esési sebességének közvetlen mérését azonban ez idáig nem végezték el, mert az antianyag előállítása és befogása jelentős nehézségekkel jár. A CERN Antiproton Decelerator (AD) AEgIS együttműködése a közelmúltban egy mérföldkőnek számító tanulmányt tett közzé a *Communications Physics* című folyóiratban, amely az antihidrogén-termelés mérföldkövét írja le.

A 2018-ban kifejlesztett új technikák lehetővé tették az antihidrogénatomok impulzusos előállítását, lehetővé téve a keletkezésük pontos időzítését. Az AEgIS szóvivője, Michael Doser megjegyezte, hogy ez az első alkalom, hogy megfelelő időpontokban pulzáló antihidrogén képződés történt. Az antihidrogént kizárólag a CERN-ben állítják elő és tanulmányozzák, így ideális a gravitáció hatásainak és az antianyag alapvető tulajdonságainak tesztelésére.

Jövőbeli perspektívák

Az ATHENA és az ATRAP együttműködésének köszönhetően az antihidrogénről szóló első alacsony energiafogyasztású termelési jelentések 2002-ből származnak. Az ALPHA együttműködés előrehaladást ért el nagyobb mennyiségű antihidrogén előállítása, manipulálása és befogása terén. Az AEgIS egy lézerimpulzus által kiváltott „töltéscsere” folyamatot használt az antihidrogén előállítására, amely lehetővé tette az idő meghatározását körülbelül 100 ns bizonytalansággal. További lépésekre van szükség a gravitáció antianyagra gyakorolt ​​hatásának mérésére, beleértve a pulzáló sugár létrehozását, az antihidrogén mennyiségének növelését és az atomok hűtését.

Az elkövetkező években az ALPHA, AEgIS és GBAR kísérletek az antiatomok esési sebességének mérését tervezik 1%-os pontossággal. Ezek a projektek szorosan kapcsolódnak az új ELENA szinkrotronhoz, amely rendkívül alacsony energiájú antiprotonokat állít elő. Míg a fizikusok úgy vélik, nem valószínű, hogy az antianyag az anyaghoz képest ellentétes gravitációs erőt tapasztalna, a pontos mérések finom különbségeket tárhatnak fel.