Revolucionārs atklājums: antimatērijas noteikšana reāllaikā!

Revolucionārs atklājums: antimatērijas noteikšana reāllaikā!

CERN pētnieki ir panākuši ievērojamu progresu antimatērijas izpētē, izmantojot viedtālruņu fotosensorus, lai iznīcinātu antimateriālu reāllaikā. Šī novatoriskā tehnoloģija, kas tika izstrādāta starptautiskai AEgIS sadarbībai, nāk no Minhenes Tehniskās universitātes (TUM) zinātniekiem. Ar šo jauno ierīču palīdzību pētījumi atklāj antiprotonu iznīcināšanu ar iespaidīgu gandrīz 0,6 mikrometru precizitāti, uzlabojot iepriekšējās metodes 35 reizes. Šie sasniegumi ir ļoti svarīgi, jo AEgIS sadarbības mērķis ir precīzi izmērīt antiūdeņraža brīvo kritienu Zemes gravitācijas laukā, kas iepriekš bija iespējams tikai ar milzīgām tehniskām problēmām.

Tiek ģenerēta horizontāla antiūdeņraža strūkla, kuras vertikālā kritiena attālums tiek mērīts, izmantojot Moiré deflektometru. Pētījuma vadītājs Dr. Frančesko Guatieri uzsver nepieciešamību pēc detektora ar augstu telpisko izšķirtspēju. 60 viedtālruņa mikroshēmu ieviešana optiskajā fotonu un antimateriālu attēlveidā (OPHANIM) ir atslēga šīs augstās precizitātes sasniegšanai. Iepriekš fotoplates tika izmantotas kā vienīgais veids, kā precīzi izmērīt, bet bez iespējas veikt mērījumus reāllaikā. Jaunais risinājums jau ir izturējis veiksmīgus antiprotonu testus, un tagad tas tiek piemērots antiūdeņradim. Šī pētījuma rezultāti tika publicēti žurnālā Science Advances un iezīmē būtisku soli antimatērijas pētījumos.

Antimatērijas pamati

Antimaterijai ir tāda pati masa kā matērijai, bet tai ir pretējs elektriskais lādiņš un spins. Saskaņā ar Einšteina vispārējo relativitātes teoriju, gravitācijai vajadzētu identiski ietekmēt vielu un antimateriālu. Tomēr līdz šim nav veikts tiešs antimateriāla krišanas ātruma mērījums, jo antimateriāla ražošana un uztveršana ir saistīta ar ievērojamām grūtībām. AEgIS sadarbība CERN Antiproton Decelerator (AD) nesen publicēja nozīmīgu rakstu *Communications Physics*, kurā aprakstīts pavērsiens antiūdeņraža ražošanā.

Jaunas metodes, kas izstrādātas 2018. gadā, ļāva impulsīvi ražot antiūdeņraža atomus, ļaujot precīzi noteikt to veidošanās laiku. AEgIS pārstāvis Maikls Dosers atzīmēja, ka šī ir pirmā reize, kad attiecīgajā laikā notiek pulsējoša antiūdeņraža veidošanās. Antiūdeņradis ir un ir ražots un pētīts tikai CERN, padarot to ideāli piemērotu gravitācijas ietekmes un antimatērijas pamatīpašību pārbaudei.

Nākotnes perspektīvas

Pirmie ziņojumi par antiūdeņraža zemu enerģijas patēriņu ir datēti ar 2002. gadu, pateicoties ATHENA un ATRAP sadarbībai. ALPHA sadarbība ir guvusi progresu lielāku antiūdeņraža daudzumu ražošanā, manipulācijās un uztveršanā. AEgIS izmantoja “lādiņa apmaiņas” procesu, ko izraisīja lāzera impulss, lai radītu antiūdeņradi, ļaujot noteikt laiku ar aptuveni 100 ns nenoteiktību. Ir nepieciešami turpmāki pasākumi, lai izmērītu gravitācijas ietekmi uz antimateriālu, tostarp impulsa strūklas veidošana, antiūdeņraža daudzuma palielināšana un atomu dzesēšana.

Turpmākajos gados ALPHA, AEgIS un GBAR eksperimentos plānots izmērīt antiatomu krišanas ātrumu ar 1% precizitāti. Šie projekti ir cieši saistīti ar jauno ELENA sinhrotronu, kas ražo ārkārtīgi zemas enerģijas antiprotonus. Lai gan fiziķi uzskata, ka ir maz ticams, ka antimateriāls piedzīvo pretēju gravitācijas spēku salīdzinājumā ar matēriju, precīzi mērījumi varētu atklāt smalkas atšķirības.