Revolutionerande upptäckt: upptäcka antimateria i realtid!

Revolutionerande upptäckt: upptäcka antimateria i realtid!

Forskare vid CERN har gjort betydande framsteg inom antimateriaforskning genom att använda smartphones fotosensorer för att förinta antimateria i realtid. Denna innovativa teknik, som utvecklades för internationellt AEGIS-samarbete, kommer från forskare vid Münchens tekniska universitet (TUM). Med hjälp av dessa nya enheter upptäcker forskningen antiprotonförintelser med en imponerande noggrannhet på nästan 0,6 mikrometer, vilket förbättrar tidigare metoder med en faktor 35. Dessa framsteg är avgörande eftersom AEgIS-samarbetet syftar till att exakt mäta det fria fallet av antiväte i jordens gravitationsfält, vilket tidigare endast var möjligt med en enorm teknisk utmaning.

En horisontell antivätestråle alstras, vars vertikala fallavstånd mäts med en Moiré-avböjningsmätare. Dr Francesco Guatieri, ledare för studien, lyfter fram behovet av en detektor med hög rumslig upplösning. Implementeringen av 60 smarttelefonchips i Optical Photon and Antimatter Imager (OPHANIM) är en nyckel för att uppnå denna höga precision. Tidigare användes fotografiska plattor som det enda sättet att mäta exakt, men utan möjlighet att göra mätningar i realtid. Den nya lösningen har redan klarat framgångsrika tester på antiprotoner och appliceras nu på antiväte. Resultaten av denna forskning publicerades i tidskriften Science Advances och markerar ett avgörande steg i antimateriaforskningen.

Grunderna i antimateria

Antimateria har samma massa som materia men har en motsatt elektrisk laddning och spinn. Enligt Einsteins allmänna relativitetsteori ska gravitationen påverka materia och antimateria identiskt. Någon direkt mätning av antimaterias fallhastighet har dock hittills inte utförts eftersom produktion och infångning av antimateria är förenat med avsevärda svårigheter. AEgIS-samarbetet vid CERNs Antiproton Decelerator (AD) publicerade nyligen ett landmärke i *Communications Physics* som beskriver en milstolpe i produktionen av antiväte.

Nya tekniker som utvecklades redan 2018 möjliggjorde pulserande produktion av antiväteatomer, vilket möjliggjorde exakt tidpunkt för deras bildning. AEgIS talesman Michael Doser noterade att detta är första gången som pulsad bildning av antiväte har inträffat vid relevanta tidpunkter. Antiväte är och har producerats och studerats exklusivt vid CERN, vilket gör det idealiskt för att testa gravitationens effekter och antimaterias grundläggande egenskaper.

Framtidsperspektiv

De första rapporterna om lågenergiproduktion av antiväte går tillbaka till 2002, tack vare ATHENA- och ATRAP-samarbetena. ALPHA-samarbetet har gjort framsteg när det gäller att producera, manipulera och fånga upp större mängder antiväte. AEgIS använde en "laddningsutbyte"-process utlöst av en laserpuls för att generera antiväte, vilket möjliggjorde tidsbestämning med en osäkerhet på cirka 100 ns. Ytterligare steg för att mäta gravitationens inverkan på antimateria krävs, inklusive att bilda en pulserande stråle, öka mängden antiväte och kyla atomerna.

Under de kommande åren planerar ALPHA-, AEGIS- och GBAR-experimenten att mäta antiatomernas fallhastighet med en noggrannhet på 1 %. Dessa projekt är nära kopplade till den nya ELENA-synkrotronen, som producerar extremt lågenergi-antiprotoner. Medan fysiker tror att det är osannolikt att antimateria upplever en motsatt gravitationskraft jämfört med materia, kan exakta mätningar avslöja subtila skillnader.