Revoliucinis atradimas: antimedžiagos aptikimas realiu laiku!

Revoliucinis atradimas: antimedžiagos aptikimas realiu laiku!

CERN mokslininkai padarė didelę pažangą antimedžiagos tyrimuose, naudodami išmaniųjų telefonų fotojutiklius, kad sunaikintų antimedžiagą realiuoju laiku. Šią novatorišką technologiją, kuri buvo sukurta tarptautiniam AEgIS bendradarbiavimui, sukūrė Miuncheno technikos universiteto (TUM) mokslininkai. Naudojant šiuos naujus prietaisus, tyrimai aptinka antiprotonų anihiliacijas įspūdingu beveik 0,6 mikrometro tikslumu, o ankstesni metodai pagerinami 35 kartus. Šie pasiekimai yra labai svarbūs, nes AEgIS bendradarbiavimo tikslas yra tiksliai išmatuoti laisvą antivandenilio kritimą Žemės gravitacijos lauke, o tai anksčiau buvo įmanoma tik esant didžiuliams techniniams iššūkiams.

Sukuriama horizontali antivandenilio srovė, kurios vertikalus kritimo atstumas matuojamas naudojant Moiré deflektometrą. Daktaras Francesco Guatieri, tyrimo vadovas, pabrėžia didelės erdvinės skiriamosios gebos detektoriaus poreikį. 60 išmaniųjų telefonų lustų įdiegimas optiniame fotonų ir antimedžiagų įrenginyje (OPHANIM) yra raktas į šį aukštą tikslumą. Anksčiau fotografinės plokštės buvo naudojamos kaip vienintelis būdas tiksliai išmatuoti, tačiau nebuvo galimybės atlikti matavimų realiuoju laiku. Naujasis sprendimas jau sėkmingai išlaikė antiprotonų testus ir dabar yra taikomas antivandeniui. Šio tyrimo rezultatai buvo paskelbti žurnale Science Advances ir žymi esminį žingsnį antimedžiagos tyrime.

Antimaterijos pagrindai

Antimedžiaga turi tokią pat masę kaip materija, bet turi priešingą elektrinį krūvį ir sukimąsi. Pagal Einšteino bendrąją reliatyvumo teoriją, gravitacija turėtų vienodai paveikti materiją ir antimedžiagą. Tačiau iki šiol nebuvo atliktas joks tiesioginis antimedžiagos kritimo greičio matavimas, nes antimedžiagos gamyba ir surinkimas yra susiję su dideliais sunkumais. AEgIS bendradarbiavimas su CERN Antiproton Decelerator (AD) neseniai paskelbė svarbiausią straipsnį *Communications Physics*, kuriame aprašomas antivandenilio gamybos etapas.

Nauji metodai, sukurti dar 2018 m., leido impulsiniu būdu gaminti antivandenilio atomus, o tai leido tiksliai nustatyti jų susidarymo laiką. AEgIS atstovas Michaelas Doseris pažymėjo, kad tai pirmas kartas, kai atitinkamu metu įvyko impulsinis antivandenilio susidarymas. Antivandenilis yra ir buvo gaminamas ir tiriamas išskirtinai CERN, todėl jis idealiai tinka gravitacijos poveikiui ir pagrindinėms antimedžiagos savybėms tirti.

Ateities perspektyvos

Pirmosios mažai energijos suvartojančios antivandenilio gamybos ataskaitos buvo pateiktos 2002 m. dėl ATHENA ir ATRAP bendradarbiavimo. ALPHA bendradarbiavimas padarė pažangą gaminant, manipuliuojant ir gaudant didesnius antivandenilio kiekius. AEgIS naudojo „krūvio mainų“ procesą, suaktyvintą lazerio impulsu, kad sukurtų antivandenilį, leidžiantį nustatyti laiką su maždaug 100 ns neapibrėžtumu. Norint išmatuoti gravitacijos įtaką antimedžiagoms, reikia atlikti tolesnius veiksmus, įskaitant impulsinės srovės formavimą, antivandenilio kiekio didinimą ir atomų aušinimą.

Ateinančiais metais ALPHA, AEgIS ir GBAR eksperimentai planuoja išmatuoti antiatomų kritimo greitį 1% tikslumu. Šie projektai yra glaudžiai susiję su naujuoju sinchrotronu ELENA, gaminančiu itin mažai energijos naudojančius antiprotonus. Nors fizikai mano, kad mažai tikėtina, kad antimedžiaga patirs priešingą gravitacinę trauką nei materija, tikslūs matavimai gali atskleisti subtilius skirtumus.