Ζούμε σε ένα σύμπαν φτιαγμένο από ύλη. Οι φυσικοί θέλουν να μάθουν γιατί η ύλη έχει αντικαταστήσει το αντιύλη της, και αυτή την εβδομάδα η συνεργασία ALPHA στο CERN έφτασε ένα βήμα πιο κοντά στην αποκάλυψη του μυστηρίου.
Το ALPHA, ένα διεθνές συνεργατικό πείραμα που ιδρύθηκε το 2005, σχεδιάστηκε για να παγιδεύει και να μετράει τα αντιϋδρογόνα σωματίδια με ένα ειδικά σχεδιασμένο πείραμα. Ξεκινάει όπου έφυγε ο προκάτοχός του που ψάχνει για αντιύλη, ATHENA. Η εστίαση είναι στο αντιυδρογόνο, επειδή το υδρογόνο είναι το πιο διαδεδομένο στοιχείο στο σύμπαν και η δομή του είναι εξαιρετικά γνωστή στους επιστήμονες.
Κάθε άτομο υδρογόνου έχει ένα ηλεκτρόνιο σε τροχιά γύρω από τον πυρήνα του. Η εκτόξευση φωτός στα άτομα διεγείρει το ηλεκτρόνιο, αναγκάζοντάς το να πηδήξει σε τροχιά πιο μακριά από τον πυρήνα πριν χαλαρώσει και επιστρέψει στην τροχιά ηρεμίας που εκπέμπει φως στη διαδικασία. Η κατανομή συχνότητας αυτού του εκπεμπόμενου φωτός είναι γνωστή. Έχει μετρηθεί με ακρίβεια και, στο σύμπαν μας, φτιαγμένο από ύλη, είναι μοναδικό για το υδρογόνο.
Η βασική φυσική υπαγορεύει ότι το δίδυμο αντιύλης υδρογόνου, το αντιϋδρογόνο, πρέπει να είναι εξίσου αναγνωρίσιμο με το ίδιο φάσμα. Δηλαδή, αν όλα όσα γνωρίζουμε για τη σωματιδιακή φυσική είναι σωστά. Η καταγραφή και η μέτρηση του φάσματος του αντιγόνου είναι ο κύριος στόχος της ομάδας ALPHA.
Η ALPHA έχει πραγματοποιήσει τις πρώτες μετρήσεις του αντιυδρογόνου. Στη συσκευή ALPHA, το αντιϋδρογόνο παγιδεύεται από μια διάταξη μαγνητών που επηρεάζουν το μαγνητικό πεδίο των ατόμων. Τα μικροκύματα συντονισμένα σε μια συγκεκριμένη συχνότητα που στοχεύουν σε αυτά τα άτομα κατά του υδρογόνου αναστρέφουν τον μαγνητικό τους προσανατολισμό, απελευθερώνοντάς τα. Το απελευθερούμενο αντιυδρογόνο συναντά το υδρογόνο καθώς διαφεύγει και τα δύο εκμηδενίζονται μεταξύ τους, αφήνοντας ένα πολύ γνωστό μοτίβο σε ανιχνευτές σωματιδίων που περιβάλλουν τη συσκευή.
Η συσκευή συνέλαβε στοιχεία σχετικά με τις τροχιές άλματος ηλεκτρονίων σε ένα άτομο κατά του υδρογόνου αφού η ακτινοβολία μικροκυμάτων άλλαξε την εσωτερική του κατάσταση. Το αποτέλεσμα αποδεικνύει περαιτέρω την εγκυρότητα της προσέγγισης του ALPHA, αποδεικνύοντας ότι η συσκευή έχει αρκετό έλεγχο και ευαισθησία για να πραγματοποιήσει με επιτυχία το πείραμα για το οποίο σχεδιάστηκε. Στο μέλλον, η ALPHA θα επικεντρωθεί στη βελτίωση της ακρίβειας των μετρήσεων μικροκυμάτων της για να αποκαλύψει το αντιυδρογόνο φάσμα χρησιμοποιώντας λέιζερ.
Τα συναρπαστικά αποτελέσματα ήταν δύσκολο να βρεθούν καθώς το αντιυδρογόνο δεν υπάρχει στη φύση. Είναι φτιαγμένο στη συσκευή ALPHA από αντιπρωτόνια που είναι τα ίδια κατασκευασμένα στο Antiproton Decelerator και ποζιτρόνια από ραδιενεργή πηγή. Και πρέπει να έχει αρκετά χαμηλό επίπεδο ενέργειας για να παραμένει παγιδευμένος για μετρήσεις. Αλλά λειτουργεί, και μπορεί απλά να δώσει στους φυσικούς το κλειδί που χρειάζονται για να κατανοήσουν το μυστήριο του πρώιμου σύμπαντος.
Πηγή: CERN
