Revolučný objav: detekcia antihmoty v reálnom čase!

Revolučný objav: detekcia antihmoty v reálnom čase!

Výskumníci z CERN-u dosiahli významný pokrok vo výskume antihmoty pomocou fotosenzorov smartfónov na anihiláciu antihmoty v reálnom čase. Táto inovatívna technológia, ktorá bola vyvinutá pre medzinárodnú spoluprácu AEgIS, pochádza od vedcov z Technickej univerzity v Mníchove (TUM). S pomocou týchto nových zariadení výskum zisťuje antiprotónové anihilácie s pôsobivou presnosťou takmer 0,6 mikrometra, čím sa predchádzajúce metódy zlepšujú o faktor 35. Tieto pokroky sú kľúčové, pretože cieľom spolupráce AEgIS je presne zmerať voľný pád antivodíka v gravitačnom poli Zeme, čo bolo predtým možné len s obrovskými technickými problémami.

Generuje sa horizontálny antivodíkový prúd, ktorého vertikálna dráha pádu sa meria pomocou moirého deflektometra. Dr. Francesco Guatieri, vedúci štúdie, zdôrazňuje potrebu detektora s vysokým priestorovým rozlíšením. Kľúčom k dosiahnutiu tejto vysokej presnosti je implementácia 60 čipov smartfónov do optického snímača fotónov a antihmoty (OPHANIM). Predtým sa ako jediný spôsob presného merania používali fotografické platne, no bez možnosti vykonávať merania v reálnom čase. Nové riešenie už prešlo úspešnými testami na antiprotónoch a teraz sa aplikuje na antivodík. Výsledky tohto výskumu boli publikované v časopise Science Advances a predstavujú zásadný krok vo výskume antihmoty.

Základy antihmoty

Antihmota má rovnakú hmotnosť ako hmota, ale má opačný elektrický náboj a rotáciu. Podľa Einsteinovej všeobecnej teórie relativity by gravitácia mala pôsobiť na hmotu a antihmotu identicky. Priame meranie rýchlosti pádu antihmoty sa však doteraz neuskutočnilo, pretože výroba a zachytávanie antihmoty sú spojené so značnými ťažkosťami. Spolupráca AEgIS v antiprotónovom decelerátore (AD) CERN nedávno zverejnila prelomový dokument v *Communications Physics*, ktorý popisuje míľnik vo výrobe antivodíka.

Nové techniky vyvinuté v roku 2018 umožnili pulznú produkciu antivodíkových atómov, čo umožnilo presné načasovanie ich tvorby. Hovorca AEgIS Michael Doser poznamenal, že je to prvýkrát, čo sa v relevantných časoch vyskytla pulzná tvorba antivodíka. Antivodík je a bol vyrábaný a skúmaný výhradne v CERN-e, vďaka čomu je ideálny na testovanie účinkov gravitácie a základných vlastností antihmoty.

Budúce perspektívy

Prvé správy o nízkoenergetickej produkcii antivodíka pochádzajú z roku 2002 vďaka spolupráci ATHENA a ATRAP. Spolupráca ALPHA dosiahla pokrok vo výrobe, manipulácii a zachytávaní väčších množstiev antivodíka. AEgIS použil proces „výmeny náboja“ spúšťaný laserovým impulzom na generovanie antivodíka, čo umožňuje určenie času s neistotou okolo 100 ns. Sú potrebné ďalšie kroky na meranie vplyvu gravitácie na antihmotu, vrátane vytvorenia pulzného prúdu, zvýšenia množstva antivodíka a ochladenia atómov.

Experimenty ALPHA, AEgIS a GBAR plánujú v najbližších rokoch merať rýchlosť pádu antiatómov s presnosťou 1 %. Tieto projekty sú úzko prepojené s novým synchrotrónom ELENA, ktorý produkuje antiprotóny s extrémne nízkou energiou. Zatiaľ čo fyzici veria, že je nepravdepodobné, že by antihmota zažívala opačnú gravitáciu v porovnaní s hmotou, presné merania by mohli odhaliť jemné rozdiely.