jautājums ir pakļauts gravitācijas pievilcībai. Einšteina vispārējā relativitāte paredzēja, ka arī antimateriālam vajadzētu nokrist uz Zemi tādā pašā veidā. Tomēr līdz šim nebija tiešu eksperimentālu pierādījumu, kas to pierādītu. ALPHA eksperiments CERN ir pirmais tiešais eksperiments, kurā ir novērota ietekme nopietnība par antimatērijas kustību. Rezultāti izslēdza atbaidošu “antigravitāciju” un to apgalvoja nopietnība ietekmēm jautājums un antimateriālu līdzīgā veidā. Tika novērots, ka antiūdeņraža atomi (pozitrons orbītā antiprotons) nokrita uz Zemi tāpat kā ūdeņraža atomi.
Antimateriālu veido antidaļiņas (pozitroni, antiprotoni un antineitroni ir elektronu, protonu un neitronu antidaļiņas). jautājums un antimateriāls pilnībā iznīcina viens otru, saskaroties, atstājot enerģiju.
jautājums un antimatērija tika radīti vienādos daudzumos sākumā visums ar Lielo sprādzienu. Tomēr tagad mēs dabā neatrodam antimateriālu (matērijas-antimatērijas asimetrija). Matērija dominē. Rezultātā izpratne par antimatērijas īpašībām un uzvedību ir nepilnīga. Attiecībā uz gravitācijas ietekmi uz antimatērijas kustību vispārējā relativitātes teorija paredzēja, ka arī antimateriālu vajadzētu ietekmēt līdzīgā veidā, taču nebija tiešu eksperimentālu novērojumu, kas to apstiprinātu. Daži pat apgalvoja, ka atšķirībā no matērijas (kura ir pakļauta gravitācijas pievilkšanai), antimatērijas var tikt pakļauta atbaidošai “antigravitācijai”, ko izslēdz nesen publicētie CERN ALPHA eksperimenta atklājumi.
Pirmais solis bija laboratorijā izveidot antiatomus un tos kontrolēt, lai izvairītos no saskares ar vielu un iznīcināšanu. Tas var šķist viegli, bet tas prasīja vairāk nekā trīs gadu desmitus. Pētnieki noteica antiūdeņraža atomus kā ideālu sistēmu, lai pētītu antimateriāla gravitācijas uzvedību, jo antiūdeņraža atomi ir elektriski neitrālas un stabilas antimateriāla daļiņas. Pētnieku grupa paņēma laboratorijā ražotos negatīvi lādētos antiprotonus un saistīja tos ar pozitīvi lādētiem pozitroniem no nātrija-22 avota, lai izveidotu antiūdeņraža atomus, kas pēc tam tika ierobežoti magnētiskajā slazdā, lai novērstu iznīcināšanu ar vielas atomiem. Magnētiskais slazds tika izslēgts, lai ļautu antiūdeņraža atomiem kontrolētā veidā izkļūt vertikālā aparātā ALPHA-g, un tika izmērītas vertikālās pozīcijas, kurās antiūdeņraža atomi iznīcinās ar vielu. Pētnieki ieslodzīja aptuveni 100 antiūdeņraža atomu grupas. Viņi lēnām atbrīvoja vienas grupas antiatomus 20 sekunžu laikā, samazinot strāvu augšējā un apakšējā magnētā. Viņi atklāja, ka augšpusē un apakšā esošo antiatomu īpatsvars atbilst simulāciju rezultātiem par atomiem. Tika arī konstatēts, ka antiūdeņraža atoma paātrinājums atbilst labi zināmajam paātrinājumam, ko izraisa nopietnība starp matēriju un Zemi, kas liecina, ka antimatērija ir pakļauta tādai pašai gravitācijas pievilkšanai kā matērija, nevis kādai atbaidošai “antigravitācijai”.
Šis atklājums ir pagrieziena punkts antimatērijas gravitācijas uzvedības pētījumos.
***
Avoti:
- CERN 2023. Jaunumi – ALPHA eksperiments CERN novēro gravitācijas ietekmi uz antimateriālu. Publicēts 27. gada 2023. septembrī. Pieejams plkst https://www.home.cern/news/news/physics/alpha-experiment-cern-observes-influence-gravity-antimatter Skatīts 27. gada 2023. septembrī.
- Anderson, EK, Baker, CJ, Bertsche, W. et al. Gravitācijas ietekmes uz antimatērijas kustību novērošana. Nature 621, 716–722 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06527-1
***
