Rewolucyjne odkrycie: wykrywanie antymaterii w czasie rzeczywistym!

Rewolucyjne odkrycie: wykrywanie antymaterii w czasie rzeczywistym!

Naukowcy z CERN poczynili znaczne postępy w badaniach nad antymaterią, wykorzystując fotoczujniki smartfonów do anihilacji antymaterii w czasie rzeczywistym. Ta innowacyjna technologia, która została opracowana na potrzeby międzynarodowej współpracy AEgIS, została opracowana przez naukowców z Politechniki Monachium (TUM). Za pomocą tych nowych urządzeń badania wykrywają anihilacje antyprotonów z imponującą dokładnością prawie 0,6 mikrometra, co stanowi 35-krotną poprawę poprzednich metod. Postępy te mają kluczowe znaczenie, ponieważ współpraca AEgIS ma na celu precyzyjny pomiar swobodnego spadku antywodoru w polu grawitacyjnym Ziemi, co wcześniej było możliwe jedynie przy ogromnych wyzwaniach technicznych.

Generowany jest poziomy strumień przeciwwodoru, którego odległość opadania w pionie mierzy się za pomocą deflektometru Moiré. Dr Francesco Guatieri, kierownik badania, podkreśla potrzebę stosowania detektora o wysokiej rozdzielczości przestrzennej. Kluczem do osiągnięcia tak wysokiej precyzji jest wdrożenie 60 chipów smartfonów w optycznym urządzeniu do obrazowania fotonów i antymaterii (OPHANIM). Wcześniej klisze fotograficzne były jedynym sposobem dokładnego pomiaru, ale bez możliwości wykonywania pomiarów w czasie rzeczywistym. Nowe rozwiązanie przeszło już pomyślnie testy na antyprotonach, a obecnie jest stosowane w przypadku antywodoru. Wyniki tych badań opublikowano w czasopiśmie Science Advances i stanowią one kluczowy krok w badaniach nad antymaterią.

Podstawy antymaterii

Antymateria ma tę samą masę co materia, ale ma przeciwny ładunek elektryczny i spin. Według ogólnej teorii względności Einsteina grawitacja powinna oddziaływać na materię i antymaterię w identyczny sposób. Nie przeprowadzono jednak jak dotąd bezpośredniego pomiaru prędkości opadania antymaterii, ponieważ produkcja i wychwytywanie antymaterii wiąże się ze znacznymi trudnościami. Współpraca AEgIS przy deceleratorze antyprotonowym (AD) w CERN opublikowała niedawno przełomowy artykuł w *Communications Physics*, który opisuje kamień milowy w produkcji antywodoru.

Nowe techniki opracowane w 2018 r. umożliwiły pulsacyjną produkcję atomów przeciwwodoru, umożliwiając precyzyjne określenie czasu ich powstawania. Rzecznik AEgIS, Michael Doser, zauważył, że po raz pierwszy w odpowiednim momencie doszło do pulsacyjnego tworzenia się antywodoru. Antywodór jest i był produkowany i badany wyłącznie w CERN, co czyni go idealnym do testowania wpływu grawitacji i podstawowych właściwości antymaterii.

Perspektywy na przyszłość

Pierwsze raporty dotyczące niskoenergetycznej produkcji antywodoru pochodzą z 2002 roku, dzięki współpracy ATHENA i ATRAP. Współpraca ALPHA poczyniła postępy w produkcji, manipulowaniu i wychwytywaniu większych ilości antywodoru. W projekcie AEgIS zastosowano proces „wymiany ładunku” wyzwalany impulsem lasera w celu wygenerowania antywodoru, co umożliwiło określenie czasu z niepewnością około 100 ns. Konieczne są dalsze kroki w celu pomiaru wpływu grawitacji na antymaterię, obejmujące utworzenie pulsującego strumienia, zwiększenie ilości antywodoru i ochłodzenie atomów.

W nadchodzących latach eksperymenty ALPHA, AEgIS i GBAR planują mierzyć prędkość opadania antyatomów z dokładnością do 1%. Projekty te są ściśle powiązane z nowym synchrotronem ELENA, który wytwarza antyprotony o niezwykle niskiej energii. Chociaż fizycy uważają, że jest mało prawdopodobne, aby antymateria doświadczała przyciągania grawitacyjnego przeciwnego do materii, precyzyjne pomiary mogą ujawnić subtelne różnice.