Revolusjonerende oppdagelse: oppdage antimaterie i sanntid!

Revolusjonerende oppdagelse: oppdage antimaterie i sanntid!

Forskere ved CERN har gjort betydelige fremskritt innen antimaterieforskning ved å bruke smarttelefonfotosensorer for å utslette antimaterie i sanntid. Denne innovative teknologien, som ble utviklet for internasjonalt AEGIS-samarbeid, kommer fra forskere ved det tekniske universitetet i München (TUM). Ved hjelp av disse nye enhetene oppdager forskningen antiprotonutslettelse med en imponerende nøyaktighet på nesten 0,6 mikrometer, og forbedrer tidligere metoder med en faktor på 35. Disse fremskrittene er avgjørende ettersom AEgIS-samarbeidet tar sikte på å nøyaktig måle det fritt fallet av antihydrogen i jordens tyngdekraftfelt, som tidligere var en utfordring kun mulig med enorme tekniske tyngdekraftsfelt.

En horisontal antihydrogenstråle genereres, hvis vertikale fallavstand måles ved hjelp av et Moiré-deflektometer. Dr. Francesco Guatieri, leder av studien, fremhever behovet for en detektor med høy romlig oppløsning. Implementeringen av 60 smarttelefonbrikker i Optical Photon and Antimatter Imager (OPHANIM) er en nøkkel for å oppnå denne høye presisjonen. Tidligere ble fotografiske plater brukt som den eneste måten å måle nøyaktig på, men uten mulighet til å ta sanntidsmålinger. Den nye løsningen har allerede bestått vellykkede tester på antiprotoner og brukes nå på antihydrogen. Resultatene av denne forskningen ble publisert i tidsskriftet Science Advances og markerer et avgjørende skritt i antimaterieforskningen.

Grunnleggende om antimaterie

Antimaterie har samme masse som materie, men har en motsatt elektrisk ladning og spinn. I følge Einsteins generelle relativitetsteori skal tyngdekraften påvirke materie og antimaterie identisk. Det er imidlertid ikke utført noen direkte måling av antistoffets fallhastighet så langt fordi produksjon og fangst av antistoff er forbundet med betydelige vanskeligheter. AEGIS-samarbeidet ved CERNs Antiproton Decelerator (AD) publiserte nylig et landemerke i *Communications Physics* som beskriver en milepæl i produksjonen av antihydrogen.

Nye teknikker utviklet tilbake i 2018 muliggjorde pulserende produksjon av antihydrogenatomer, noe som muliggjorde nøyaktig tidspunkt for dannelsen deres. AEgIS-talsmann Michael Doser bemerket at dette er første gang at pulserende dannelse av antihydrogen har skjedd på relevante tidspunkter. Antihydrogen er og har blitt produsert og studert utelukkende ved CERN, noe som gjør det ideelt for å teste effekten av tyngdekraften og de grunnleggende egenskapene til antimaterie.

Fremtidsperspektiver

De første rapportene om lavenergiproduksjon av antihydrogen dateres tilbake til 2002, takket være ATHENA- og ATRAP-samarbeidene. ALPHA-samarbeidet har gjort fremskritt i å produsere, manipulere og fange opp større mengder antihydrogen. AEGIS brukte en "ladningsutveksling"-prosess utløst av en laserpuls for å generere antihydrogen, noe som muliggjorde tidsbestemmelse med en usikkerhet på rundt 100 ns. Ytterligere trinn for å måle tyngdekraftens innflytelse på antimaterie er nødvendig, inkludert å danne en pulserende stråle, øke mengdene av antihydrogen og avkjøle atomene.

I de kommende årene planlegger ALPHA-, AEGIS- og GBAR-eksperimentene å måle fallhastigheten til antiatomer med en nøyaktighet på 1 %. Disse prosjektene er nært knyttet til den nye ELENA-synkrotronen, som produserer ekstremt lavenergi-antiprotoner. Mens fysikere mener det er usannsynlig at antimaterie opplever en motsatt gravitasjonskraft sammenlignet med materie, kan nøyaktige målinger avsløre subtile forskjeller.