Η εξέλιξη θα επιτρέψει την κατανόηση του λόγου που το Σύμπαν αποτελείται από συμβατική ύλη
BBC, Καθημερινή, 7/6/2011
Τον εγκλωβισμό ατόμου «αντι-υδρογόνου» για δεκαπέντε ολόκληρα λεπτά πέτυχαν επιστήμονες του CERN, σημειώνοντας σημαντική επιτυχία, καθώς η προηγούμενη προσπάθειά τους είχε επιτρέψει τον εγκλωβισμό ατόμου αντιύλης για κλάσματα δευτερολέπτου. Η επιστημονική ομάδα εξηγεί τώρα, σε δημοσίευσή της στην επιστημονική επιθεώρηση «Nature Physics», ότι η εξέλιξη αυτή επιτρέπει τη λεπτομερή έρευνα των ιδιοτήτων της αντιύλης και την κατανόηση του λόγου που το Σύμπαν αποτελείται από συμβατική ύλη και όχι από το αντίθετό της, την αντιύλη. Οι νόμοι της Φυσικής δεν φαίνεται να διαχωρίζουν τα δύο είδη ύλης, ενώ ίσες ποσότητες δημιουργήθηκαν τη στιγμή του Μπιγκ Μπανγκ.
«Βελτιώσαμε σημαντικά την αποτελεσματικότητα του εγκλωβισμού, σε σχέση με τη δημοσίευσή μας του περασμένου Νοεμβρίου. Για την πραγματοποίηση των μελετών αυτών είναι πολύ χρήσιμο να διαθέτουμε περισσότερα άτομα υδρογόνου. Πέρυσι, ανακοινώσαμε τον εγκλωβισμό 38 ατόμων, ενώ φέτος μελετήσαμε περίπου 300, που διατηρήθηκαν για αρκετό χρονικό διάστημα», δήλωσε ο δρ Τζέφρι Χανγκστ, συνεργάτης της επιστημονικής ομάδας Alpha του CERN, υπεύθυνης για το σημαντικό πείραμα.
Στη συμβατική ύλη, το κάθε άτομο υδρογόνου περιλαμβάνει δεσμό ηλεκτρονίου σε κάθε πρωτόνιο. Στην αντιύλη, όμως, ο «καθρέφτης» του ηλεκτρονίου –το ποζιτρόνιο– είναι συνδεδεμένο με αντιπρωτόνιο. Μαζί, τα δύο σωματίδια αυτά σχηματίζουν ένα ουδέτερο αντι-άτομο.
Ιδιαίτερα δύσκολο
Εργαστήρια στοιχειωδών σωματιδίων –όπως αυτό του CERN– μπορούν σχετικά εύκολα να δημιουργήσουν μόρια αντιύλης, αν και ο εγκλωβισμός τους για σημαντικό χρονικό διάστημα ήταν πάντα ιδιαίτερα δύσκολος, καθώς τα άτομα αντιύλης εξουδετερώνονται άμεσα μόλις έρθουν σε επαφή με δοχεία, κατασκευασμένα από συμβατική ύλη.
Το πρόγραμμα Alpha, όμως, δημιούργησε κατεψυγμένη, κενή «μαγνητική φιάλη», που επιτρέπει στην επιστημονική ομάδα να εγκλωβίσει μόρια αντι-υδρογόνου, παρατείνοντας τον χρόνο ζωής τους, ώστε να καταστεί δυνατή η μελέτη τους. Αν και ο χρόνος αυτός δεν ξεπερνούσε αρχικά τα μερικά κλάσματα του δευτερολέπτου, η επιστημονική ομάδα πέτυχε να τον προεκτείνει κατά 5.000 φορές. Η σημασία του πειράματος αφορά την ικανότητα των επιστημόνων να επιτύχουν τη στάση των μορίων αντιύλης.
Σε διέγερση
«Αν σκεφτείτε το άτομο σαν μικρό πλανητικό σύστημα με το ηλεκτρόνιο να περιστρέφεται γύρω από τον πυρήνα, ή στην περίπτωσή μας το ποζιτρόνιο να περιστρέφεται γύρω από το αντι-πρωτόνιο, η θέση στάσης είναι εκείνη στην οποία το ηλεκτρόνιο ή ποζιτρόνιο βρίσκεται πιο κοντά στον πυρήνα. Οταν το ποζιτρόνιο έχει απομακρυνθεί από τον πυρήνα, το μόριο βρίσκεται σε διέγερση, φέρει μεγαλύτερο ενεργειακό φορτίο και η μελέτη του είναι δύσκολη», εξηγεί ο δρ Χανγκστ.
Η ομάδα σχεδιάζει τώρα να χρησιμοποιήσει συσκευές μικροκυμάτων, ώστε να μελετήσει την εσωτερική δομή των ατόμων αντι-υδρογόνου, ενώ θα ήθελαν να δουν πώς τα άτομα αντιύλης αντιδρούν σε πεδία βαρύτητας, όπως αυτά που υπάρχουν στο «συμβατικό» μας Σύμπαν. Το τελευταίο αυτό πείραμα θα απαιτήσει χειρισμούς ακριβείας με ακτίνες λέιζερ και ακόμη ψυχρότερες συνθήκες. «Το βασικό μας ερώτημα είναι ιδιαίτερα απλό: η ύλη και η αντιύλη υπακούουν στους ίδιους κανόνες της Φυσικής; Αν και απλό, το ερώτημα είναι κρίσιμο και θεμελιώδες», λέει ο δρ Χανγκστ.
Προϋπόθεση
«Η θεωρία του Μπιγκ Μπανγκ προϋποθέτει την ύπαρξη ίσων ποσοτήτων ύλης και αντιύλης στην απαρχή του Σύμπαντος. Γνωρίζουμε, όμως, ότι κάτι λείπει από τη σημερινή μας ερμηνεία του Σύμπαντος, χωρίς ωστόσο να ξέρουμε τι ακριβώς είναι αυτό. Κάθε φορά λοιπόν που δημιουργούμε αντιύλη, πρέπει να την εξετάζουμε πολύ προσεκτικά για να δούμε αν θα ανακαλύψουμε κάτι νέο», καταλήγει ο δρ Χανγκστ.
