Descoperire revoluționară: detectarea antimateriei în timp real!

Descoperire revoluționară: detectarea antimateriei în timp real!

Cercetătorii de la CERN au făcut progrese semnificative în cercetarea antimateriei utilizând fotosenzorii smartphone-urilor pentru a anihila antimateria în timp real. Această tehnologie inovatoare, care a fost dezvoltată pentru cooperarea internațională AEgIS, provine de la oamenii de știință de la Universitatea Tehnică din München (TUM). Cu ajutorul acestor noi dispozitive, cercetarea detectează anihilări de antiprotoni cu o precizie impresionantă de aproape 0,6 micrometri, îmbunătățind metodele anterioare cu un factor de 35. Aceste progrese sunt cruciale, deoarece colaborarea AEgIS își propune să măsoare cu precizie căderea liberă a antihidrogenului în câmpul gravitațional al Pământului, ceea ce anterior era posibil doar cu provocări tehnice enorme.

Se generează un jet orizontal de antihidrogen, a cărui distanță de cădere verticală este măsurată cu ajutorul unui deflectometru Moiré. Dr. Francesco Guatieri, liderul studiului, subliniază necesitatea unui detector cu rezoluție spațială mare. Implementarea a 60 de cipuri de smartphone în Optical Photon and Antimatter Imager (OPHANIM) este o cheie pentru atingerea acestei precizii ridicate. Anterior, plăcile fotografice erau folosite ca singura modalitate de a măsura cu precizie, dar fără posibilitatea de a efectua măsurători în timp real. Noua soluție a trecut deja teste de succes pe antiprotoni și este acum aplicată la antihidrogen. Rezultatele acestei cercetări au fost publicate în revista Science Advances și marchează un pas crucial în cercetarea antimateriei.

Bazele antimateriei

Antimateria are aceeași masă ca și materia, dar are o sarcină electrică și spin opus. Conform teoriei generale a relativității a lui Einstein, gravitația ar trebui să afecteze materia și antimateria în mod identic. Cu toate acestea, până acum nu a fost efectuată nicio măsurare directă a vitezei de cădere a antimateriei, deoarece producția și captarea antimateriei sunt asociate cu dificultăți considerabile. Colaborarea AEgIS la Antiproton Decelerator (AD) al CERN a publicat recent o lucrare de reper în *Communications Physics* care descrie o piatră de hotar în producția de antihidrogen.

Noile tehnici dezvoltate în 2018 au permis producerea în impulsuri de atomi de antihidrogen, permițând sincronizarea precisă a formării lor. Purtătorul de cuvânt al AEgIS, Michael Doser, a menționat că aceasta este prima dată când are loc formarea în impulsuri de antihidrogen în momente relevante. Antihidrogenul este și a fost produs și studiat exclusiv la CERN, ceea ce îl face ideal pentru testarea efectelor gravitației și a proprietăților fundamentale ale antimateriei.

Perspective de viitor

Primele rapoarte de producție de antihidrogen cu consum redus de energie datează din 2002, datorită colaborărilor ATHENA și ATRAP. Colaborarea ALPHA a făcut progrese în producerea, manipularea și captarea cantităților mai mari de antihidrogen. AEgIS a folosit un proces de „schimb de sarcină” declanșat de un impuls laser pentru a genera antihidrogen, permițând determinarea timpului cu o incertitudine de aproximativ 100 ns. Sunt necesari pași suplimentari pentru măsurarea influenței gravitației asupra antimateriei, inclusiv formarea unui jet pulsat, creșterea cantităților de antihidrogen și răcirea atomilor.

În următorii ani, experimentele ALPHA, AEgIS și GBAR intenționează să măsoare viteza de cădere a antiatomilor cu o precizie de 1%. Aceste proiecte sunt strâns legate de noul sincrotron ELENA, care produce antiprotoni cu energie extrem de scăzută. În timp ce fizicienii cred că este puțin probabil ca antimateria să experimenteze o atracție gravitațională opusă față de materie, măsurătorile precise ar putea dezvălui diferențe subtile.