materie este supusă atracției gravitaționale. Relativitatea generală a lui Einstein a prezis că și antimateria ar trebui să cadă pe Pământ în același mod. Cu toate acestea, până acum nu au existat dovezi experimentale directe care să demonstreze acest lucru. Experimentul ALPHA de la CERN este primul experiment direct care a observat efectul gravitate asupra mișcării antimateriei. Descoperirile au exclus „antigravitația” respingătoare și au susținut asta gravitate influențe importanţă și antimateria într-un mod similar. S-a observat că atomi de antihidrogen (un pozitron orbitează un antiproton) a căzut pe Pământ la fel ca atomii de hidrogen.
Antimateria este compusă din antiparticule (pozitronii, antiprotonii și antineutronii sunt antiparticule de electroni, protoni și neutroni). materie și antimateria se anihilează reciproc complet atunci când vin în contact lăsând în urmă energie.
materie și antimateria au fost create în cantități egale la început univers de Big Bang. Cu toate acestea, nu găsim acum antimaterie în natură (asimetria materie-antimaterie). Materia domină. Ca urmare, înțelegerea proprietăților și comportamentului antimateriei este incompletă. În ceea ce privește efectul gravitației asupra mișcării antimateriei, teoria generală a relativității a prezis că și antimateria ar trebui să fie influențată în mod similar, dar nu a existat nicio observație experimentală directă care să confirme acest lucru. Unii chiar au susținut că, spre deosebire de materie (care este supusă atracției gravitaționale), antimaterie poate fi supusă „antigravitației” respingătoare, care a fost exclusă de descoperirile recent publicate ale experimentului CERN ALPHA.
Primul pas a fost de a face anti-atomi în laborator și de a-i controla pentru a evita ca aceștia să întâlnească materie și să se anihileze. Poate suna ușor, dar a durat peste trei decenii pentru a face acest lucru. Cercetătorii s-au concentrat asupra atomilor de antihidrogen ca un sistem ideal pentru a studia comportamentul gravitațional al antimateriei, deoarece atomii de antihidrogen sunt particule de antimaterie neutre din punct de vedere electric și stabile. Echipa de cercetare a luat antiprotoni cu încărcare negativă produși în laborator și i-a legat cu pozitroni încărcați pozitiv dintr-o sursă de sodiu-22 pentru a crea atomi de antihidrogen care au fost ulterior limitați într-o capcană magnetică pentru a preveni anihilarea cu atomii de materie. Capcana magnetică a fost oprită pentru a permite atomilor de antihidrogen să scape într-un mod controlat într-un aparat vertical ALPHA-g și s-au măsurat pozițiile verticale la care atomii de antihidrogen se anihilează cu materie. Cercetătorii au prins grupuri de aproximativ 100 de atomi de antihidrogen. Ei au eliberat încet antiatomi dintr-un grup pe o perioadă de 20 de secunde prin reducerea curentului în magneții de sus și de jos. Ei au descoperit că proporția de anti-atomi existenți în partea de sus și de jos corespunde cu rezultatele pentru atomii din simulări. S-a constatat, de asemenea, că accelerația unui atom de antihidrogen a fost în concordanță cu accelerația binecunoscută datorată gravitate între materie și Pământ sugerând că antimateria este supusă aceleiași atracție gravitațională ca și materia și nu vreunei „antigravitații” respingătoare.
Această descoperire este o piatră de hotar în studiul comportamentului gravitațional al antimateriei.
***
Surse:
- CERN 2023. Știri – Experimentul ALPHA de la CERN observă influența gravitației asupra antimateriei. Postat pe 27 septembrie 2023. Disponibil la https://www.home.cern/news/news/physics/alpha-experiment-cern-observes-influence-gravity-antimatter Accesat pe 27 septembrie 2023.
- Anderson, EK, Baker, CJ, Bertsche, W. și colab. Observarea efectului gravitației asupra mișcării antimateriei. Natura 621, 716–722 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06527-1
***
