Embedded Files
Τι είναι η Αντιύλη;
Τι είναι η Αντιύλη;
Η αντιύλη αποτελείται από σωματίδια που ονομάζονται αντισωματίδια. Κάθε σωματίδιο της κανονικής ύλης έχει ένα αντίστοιχο αντισωματίδιο, το οποίο διαθέτει τις ίδιες φυσικές ιδιότητες, όπως μάζα και σπιν, αλλά με αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο και άλλα κβαντικά χαρακτηριστικά. Για παράδειγμα:
Ηλεκτρόνιο (e⁻) ↔ Ποζιτρόνιο (e⁺): Το ηλεκτρόνιο έχει αρνητικό φορτίο, ενώ το ποζιτρόνιο έχει θετικό φορτίο.
Πρωτόνιο (p⁺) ↔ Αντιπρωτόνιο (p⁻): Το πρωτόνιο έχει θετικό φορτίο, ενώ το αντιπρωτόνιο έχει αρνητικό φορτίο.
Ανακάλυψη και Θεωρητική Προέλευση
Ανακάλυψη και Θεωρητική Προέλευση
Η έννοια της αντιύλης εισήχθη για πρώτη φορά από τον Paul Dirac το 1928, όταν η εξίσωση του Dirac για το ηλεκτρόνιο προέβλεψε την ύπαρξη σωματιδίων με αρνητική ενέργεια. Αυτό οδήγησε στην πρόβλεψη του ποζιτρονίου, το οποίο ανακαλύφθηκε πειραματικά το 1932 από τον Carl Anderson.
Ιδιότητες της Αντιύλης
Τα αντισωματίδια αλληλεπιδρούν με τα αντίστοιχα σωματίδια της ύλης με τον ίδιο τρόπο, αλλά με αντίθετα χαρακτηριστικά. Αυτό σημαίνει ότι ένα άτομο αντιύλης θα είχε πυρήνα από αντιπρωτόνια και αντινετρόνια, με ηλεκτρόνια να περιστρέφονται γύρω του.
Όταν ένα σωματίδιο και το αντίστοιχο αντισωματίδιο συναντηθούν, αλληλοεξουδετερώνονται, σε μια διαδικασία που ονομάζεται αφανισμός (annihilation), παράγοντας ενέργεια με τη μορφή φωτονίων ή άλλων στοιχειωδών σωματιδίων. Αυτή η αντίδραση είναι ιδιαίτερα ενεργοβόρα και μπορεί να απελευθερώσει τεράστια ποσά ενέργειας.
Δημιουργία και Παραγωγή Αντιύλης
Δημιουργία και Παραγωγή Αντιύλης
Η αντιύλη δημιουργείται φυσικά σε ορισμένες διαδικασίες υψηλής ενέργειας, όπως οι κοσμικές ακτίνες που συγκρούονται με την ατμόσφαιρα της Γης ή σε συγκρούσεις σωματιδίων σε επιταχυντές. Στο εργαστήριο, η αντιύλη μπορεί να παραχθεί σε επιταχυντές σωματιδίων όπως το CERN, όπου επιταχυνόμενα σωματίδια συγκρούονται μεταξύ τους για να δημιουργήσουν ζεύγη σωματιδίων-αντισωματιδίων.
Χρήσεις και Προκλήσεις
Χρήσεις και Προκλήσεις
Η αντιύλη έχει πολλές πιθανές χρήσεις:
Ιατρική: Το ποζιτρόνιο χρησιμοποιείται στην τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET), μια διαγνωστική τεχνική για την απεικόνιση του ανθρώπινου σώματος.
Επιστημονική Έρευνα: Μελέτες για τη συμμετρία ύλης-αντιύλης βοηθούν στην κατανόηση των θεμελιωδών αρχών της φυσικής και της προέλευσης του σύμπαντος.
Ενέργεια: Αν και η χρήση της αντιύλης για παραγωγή ενέργειας ή ως καύσιμο διαστημικών πτήσεων είναι θεωρητικά δυνατή, παραμένει εξαιρετικά δύσκολη λόγω της ανάγκης αποθήκευσης και ελέγχου της.
Το Μυστήριο της Αντιύλης στο Σύμπαν
Το Μυστήριο της Αντιύλης στο Σύμπαν
Σύμφωνα με τη Θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης (Big Bang), ίσα ποσά ύλης και αντιύλης θα έπρεπε να είχαν δημιουργηθεί. Ωστόσο, στο σημερινό σύμπαν παρατηρείται σαφής υπεροχή της ύλης. Η ακριβής αιτία για αυτή την ασυμμετρία αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα αινίγματα στη σύγχρονη κοσμολογία και φυσική σωματιδίων.
Αποθήκευση και Μελέτη της Αντιύλης
Αποθήκευση και Μελέτη της Αντιύλης
Η αποθήκευση της αντιύλης είναι δύσκολη, καθώς οποιαδήποτε επαφή με την κανονική ύλη προκαλεί άμεσο αφανισμό. Για το λόγο αυτό, η αντιύλη αποθηκεύεται σε μαγνητικά πεδία ή παγίδες Penning, οι οποίες απομονώνουν τα αντισωματίδια από την ύλη.
Η ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΑΝΤΙΥΛΗΣ
Η ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΑΝΤΙΥΛΗΣ
30 Ιουνίου 1905
Στις 30 Ιουνίου 1905 το γερμανικό περιοδικό φυσικής Annalen der Physik δημοσίευσε μια εργασία από έναν νεαρό υπάλληλο διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας που ονομαζόταν Albert Einstein. Η εργασία, Zur Elektrodynamik bewegter Körper, ( On the Electrodynamics of Moving Bodies ) παρουσιάζει τη θεωρία της Ειδικής Σχετικότητας του Einstein, η οποία εξηγεί τη σχέση μεταξύ χώρου και χρόνου – και μεταξύ ενέργειας και μάζας – στη διάσημη εξίσωση E=mc2. Η εργασία χρησιμοποίησε την έννοια του Planck για τα ενεργειακά κβάντα για να περιγράψει πώς το φως ταξιδεύει στο διάστημα.
17 Απριλίου 1912
Το 1911 και το 1912 ο Αυστριακός φυσικός Victor Hess έκανε μια σειρά από αναβάσεις σε ένα μπαλόνι για να λάβει μετρήσεις της ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα. Έψαχνε για την πηγή μιας ιονίζουσας ακτινοβολίας που καταγράφηκε σε ένα ηλεκτροσκόπιο – η επικρατούσα θεωρία ήταν ότι η ακτινοβολία προερχόταν από τα πετρώματα της Γης. Για να δοκιμάσει τη θεωρία, το 1909 ο Γερμανός επιστήμονας Theodor Wulf μέτρησε τον ρυθμό ιονισμού κοντά στην κορυφή του πύργου του Άιφελ (σε ύψος περίπου 300 μέτρων) χρησιμοποιώντας ένα φορητό ηλεκτροσκόπιο. Αν και περίμενε ότι ο ρυθμός ιονισμού θα μειωνόταν με το ύψος, ο Wulf σημείωσε ότι ο ρυθμός ιοντισμού στην κορυφή ήταν λίγο κάτω από το μισό από εκείνον στο επίπεδο του εδάφους - μια πολύ λιγότερο σημαντική μείωση από ό,τι αναμενόταν. Οι πτήσεις με αερόστατο του Victor Hess προχώρησαν σε τέτοιες μετρήσεις περαιτέρω. Το 1911 το μπαλόνι του έφτασε σε υψόμετρο περίπου 1100 μέτρων, αλλά ο Χες δεν βρήκε «καμία ουσιαστική αλλαγή» στην ποσότητα της ακτινοβολίας σε σύγκριση με το επίπεδο του εδάφους. Στη συνέχεια, στις 17 Απριλίου 1912, ο Hess έκανε μια ανάβαση στα 5300 μέτρα κατά τη διάρκεια μιας σχεδόν ολικής έκλειψης του Ήλιου. Δεδομένου ότι ο ιονισμός της ατμόσφαιρας δεν μειώθηκε κατά τη διάρκεια της έκλειψης, σκέφτηκε ότι η πηγή της ακτινοβολίας δεν θα μπορούσε να είναι ο Ήλιος - έπρεπε να προέρχεται από πιο έξω στο διάστημα. Ψηλά στην ατμόσφαιρα, ο Hess είχε ανακαλύψει μια φυσική πηγή σωματιδίων υψηλής ενέργειας: τις κοσμικές ακτίνες. Ο Χες μοιράστηκε το Νόμπελ Φυσικής του 1936 για την ανακάλυψή του και οι κοσμικές ακτίνες έχουν αποδειχθεί χρήσιμες σε πειράματα φυσικής – συμπεριλαμβανομένων πολλών στο CERN – έκτοτε.
27 Ιανουαρίου 1926
Στη δεκαετία του 1920, οι φυσικοί προσπαθούσαν να εφαρμόσουν την έννοια του Planck για τα ενεργειακά κβάντα στο άτομο και στα συστατικά του. Μέχρι το τέλος της δεκαετίας οι Erwin Schrödinger και Werner Heisenberg είχαν εφεύρει τη νέα κβαντική θεωρία της φυσικής. Το Φυσικό Ινστιτούτο του Πανεπιστημίου της Ζυρίχης δημοσίευσε τις διαλέξεις του Schrödinger για την Κυματομηχανική (η πρώτη από τις 27 Ιανουαρίου 1926) και το 1930 εμφανίστηκε το βιβλίο του Heisenberg Οι φυσικές αρχές της κβαντικής θεωρίας. Το πρόβλημα τώρα ήταν ότι η κβαντική θεωρία δεν ήταν σχετικιστική. η κβαντική περιγραφή λειτούργησε για τα σωματίδια που κινούνται αργά, αλλά όχι για εκείνα με υψηλές ή «σχετικιστικές» ταχύτητες, κοντά στην ταχύτητα του φωτός.
02 Ιανουαρίου 1928
Το 1928, ο Βρετανός φυσικός Paul Dirac έγραψε μια εξίσωση που συνδύαζε την κβαντική θεωρία και την ειδική σχετικότητα για να περιγράψει τη συμπεριφορά ενός ηλεκτρονίου που κινείται με σχετικιστική ταχύτητα. Η εξίσωση θα επέτρεπε την επεξεργασία ολόκληρων ατόμων με τρόπο σύμφωνο με τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν. Η εξίσωση του Dirac εμφανίστηκε στην εργασία του The quantum theory of the electron, που ελήφθη από το περιοδικό Proceedings of the Royal Society A στις 2 Ιανουαρίου 1928. Κέρδισε στον Dirac το βραβείο Νόμπελ στη φυσική το 1933. Αλλά η εξίσωση έθετε ένα πρόβλημα: ακριβώς όπως η εξίσωση Το x2=4 μπορεί να έχει δύο πιθανές λύσεις (x=2 ή x=-2), οπότε η εξίσωση του Dirac θα μπορούσε να έχει δύο λύσεις, μία για ένα ηλεκτρόνιο με θετική ενέργεια και μία για ένα ηλεκτρόνιο με αρνητική ενέργεια. Αλλά η κλασική φυσική (και η κοινή λογική) υπαγόρευσαν ότι η ενέργεια ενός σωματιδίου πρέπει να είναι πάντα ένας θετικός αριθμός. Ο Dirac ερμήνευσε την εξίσωση ότι σημαίνει ότι για κάθε σωματίδιο υπάρχει ένα αντίστοιχο αντισωματίδιο, που ταιριάζει ακριβώς με το σωματίδιο αλλά με αντίθετο φορτίο. Για το ηλεκτρόνιο θα πρέπει να υπάρχει ένα «αντιηλεκτρόνιο» πανομοιότυπο από κάθε άποψη αλλά με θετικό ηλεκτρικό φορτίο. Στη διάλεξή του για το Νόμπελ το 1933 , ο Ντιράκ εξήγησε πώς κατέληξε σε αυτό το συμπέρασμα και υπέθεσε την ύπαρξη ενός εντελώς νέου σύμπαντος κατασκευασμένου από αντιύλη: Αν δεχθούμε την άποψη της πλήρους συμμετρίας μεταξύ θετικού και αρνητικού ηλεκτρικού φορτίου όσον αφορά τους θεμελιώδεις νόμους της Φύσης, πρέπει να θεωρήσουμε μάλλον ως ατύχημα το γεγονός ότι η Γη (και πιθανώς ολόκληρο το ηλιακό σύστημα), περιέχει μια υπεροχή αρνητικών ηλεκτρονίων και θετικών πρωτονίων. Είναι πολύ πιθανό ότι για μερικά από τα αστέρια είναι το αντίθετο, αυτά τα αστέρια αποτελούνται κυρίως από ποζιτρόνια και αρνητικά πρωτόνια. Στην πραγματικότητα, μπορεί να υπάρχουν τα μισά αστέρια κάθε είδους. Τα δύο είδη αστεριών θα έδειχναν και τα δύο ακριβώς τα ίδια φάσματα, και δεν θα υπήρχε τρόπος να τα διακρίνουμε με τις σημερινές αστρονομικές μεθόδους.
09 Σεπτεμβρίου 1932
Το 1932 ο Carl Anderson, ένας νεαρός καθηγητής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια στις ΗΠΑ, μελετούσε βροχές κοσμικών σωματιδίων σε έναν θάλαμο σύννεφων και είδε ένα κομμάτι που άφησε «κάτι θετικά φορτισμένο και με την ίδια μάζα με ένα ηλεκτρόνιο». Μετά από σχεδόν ένα χρόνο προσπάθειας και παρατήρησης, αποφάσισε ότι τα ίχνη ήταν στην πραγματικότητα αντιηλεκτρόνια, καθένα από τα οποία παρήχθη μαζί με ένα ηλεκτρόνιο από την πρόσκρουση των κοσμικών ακτίνων στο θάλαμο του νέφους. Ονόμασε το αντιηλεκτρόνιο «ποζιτρόνιο», για το θετικό του φορτίο και δημοσίευσε τα αποτελέσματά του στο περιοδικό Science, σε μια δημοσίευση με τίτλο Η προφανής ύπαρξη των εύκολα εκτρέψιμων θετικών (1932). Η ανακάλυψη επιβεβαιώθηκε αμέσως μετά από τους Occhialini και Blacket, οι οποίοι το 1934 δημοσίευσαν Μερικές φωτογραφίες από τα ίχνη της διεισδυτικής ακτινοβολίας στο περιοδικό Proceedings of the Royal Society Οι παρατηρήσεις του A. Anderson απέδειξαν την ύπαρξη των αντισωματιδίων που είχε προβλέψει ο Dirac. Για την ανακάλυψη του ποζιτρονίου, ο Άντερσον μοιράστηκε το Νόμπελ Φυσικής του 1936 με τον Βίκτορ Χες. Για τα επόμενα χρόνια, οι κοσμικές ακτίνες παρέμειναν η μόνη πηγή σωματιδίων υψηλής ενέργειας. Το επόμενο αντισωματιδιακό φυσικοί που αναζητούσαν ήταν το αντιπρωτόνιο. Πολύ βαρύτερο από το ποζιτρόνιο, το αντιπρωτόνιο είναι ο αντισύντροφος του πρωτονίου. Δεν θα επιβεβαιωνόταν πειραματικά για άλλα 22 χρόνια.
20 Φεβρουαρίου 1934
Το 1929 ο Έρνεστ Λόρενς – τότε αναπληρωτής καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Μπέρκλεϋ, στις ΗΠΑ – εφηύρε το κυκλοτρόνιο, μια συσκευή για την επιτάχυνση των πυρηνικών σωματιδίων σε υψηλές ταχύτητες χωρίς τη χρήση υψηλών τάσεων. Ο Λόρενς έλαβε το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας των ΗΠΑ 1948384 για το κυκλότρον στις 20 Φεβρουαρίου 1934. Η μηχανή χρησιμοποιήθηκε τα επόμενα χρόνια για να βομβαρδίσει άτομα διαφόρων στοιχείων με ταχέως κινούμενα σωματίδια. Τέτοια σωματίδια υψηλής ενέργειας θα μπορούσαν να αποσυνθέσουν άτομα, σε ορισμένες περιπτώσεις σχηματίζοντας εντελώς νέα στοιχεία. Εκατοντάδες τεχνητά ραδιενεργά στοιχεία σχηματίστηκαν με αυτόν τον τρόπο. Τελικά, το κυκλοτρόνιο μπόρεσε να επιταχύνει σωματίδια όπως τα πρωτόνια στην ενέργεια μερικών δεκάδων μεγαηλεκτρονβολτ (σύμβολο: MeV. Ένα MeV ισούται με ένα εκατομμύριο ηλεκτρονβολτ). Αρχικά καθοδηγούμενη από την προσπάθεια ανακάλυψης του αντιπρωτονίου, είχε ξεκινήσει η εποχή των επιταχυντών και μαζί της γεννήθηκε η επιστήμη της φυσικής υψηλής ενέργειας. Το 1939 ο Λόρενς κέρδισε το βραβείο Νόμπελ στη φυσική , «για την εφεύρεση και την ανάπτυξη του κυκλοτρονίου και για τα αποτελέσματα που προέκυψαν με αυτό, ειδικά όσον αφορά τα τεχνητά ραδιενεργά στοιχεία».
01 Απριλίου 1954
Το 1954, ο Ernest Lawrence επέβλεψε την κατασκευή ενός επιταχυντή πρωτονίων που ονομάζεται Bevatron στο εργαστήριο ακτινοβολίας στο Μπέρκλεϋ της Καλιφόρνια. Το όνομα του μηχανήματος προέρχεται από το BeV, το σύμβολο που χρησιμοποιήθηκε εκείνη την εποχή για "δισεκατομμύρια ηλεκτρονβολτ", ή 10^9 ηλεκτρονβολτ. Τώρα ονομάζουμε αυτή τη μονάδα gigaelectrovolt, το σύμβολο GeV – BeV δεν χρησιμοποιείται πλέον. Το Bevatron σχεδιάστηκε για να συγκρούεται πρωτόνια στα 6,2 GeV, την αναμενόμενη βέλτιστη ενέργεια για τη δημιουργία αντιπρωτονίων. Το παρακάτω είναι από το Experiences with the Bevatron από τον τότε φυσικό του Μπέρκλεϊ Έντουαρντ Λόφγκρεν, ο οποίος ήταν παρών για την εκκίνηση της μηχανής: Τελικά, την 1η Απριλίου 1954, λήφθηκε ένας ασθενής παλμός σε μαγνητικό πεδίο που αντιστοιχεί σε 6 BeV. Η ένταση μετρήθηκε με μέτρηση των τροχιών σε πυρηνικό γαλάκτωμα που είχε εισαχθεί στη δέσμη. Η ένταση ήταν στην περιοχή από 10^4 έως 10^6 πρωτόνια ανά παλμό. Μια ομάδα φυσικών με επικεφαλής τον Ιταλοαμερικανό φυσικό Emilio Segrè σχεδίασε και κατασκεύασε έναν ανιχνευτή εξειδικευμένο στην αναζήτηση αντιπρωτονίων. Το Bevatron ήταν σε λειτουργία.
01 Νοεμβρίου 1955
Μια δημοσίευση με τίτλο «Παρατήρηση αντιπρωτονίων», από τους Owen Chamberlain, Emilio Segrè, Clyde Wiegand και Thomas Ypsilantis, μέλη του τότε Εργαστηρίου Ακτινοβολίας του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ στις ΗΠΑ, εμφανίστηκε στο τεύχος της 1ης Νοεμβρίου 1955. Επιστολές Φυσικής Ανασκόπησης. Ανήγγειλε την ανακάλυψη ενός νέου υποατομικού σωματιδίου, πανομοιότυπου από κάθε άποψη με το πρωτόνιο – εκτός του ότι το ηλεκτρικό του φορτίο ήταν αρνητικό αντί για θετικό. Ένα μήνα πριν από την εμφάνιση της εφημερίδας, οι New York Times είχαν βάλει την είδηση στην πρώτη σελίδα: Βρέθηκε νέο σωματίδιο ατόμου. Ονομάζεται αρνητικό πρωτόνιο Με την ανακάλυψη του αντιπρωτονίου, ο Segrè και οι συνεργάτες του είχαν περαιτέρω αποδείξεις για την ουσιαστική συμμετρία της φύσης, μεταξύ ύλης και αντιύλης. Ο Σεγκρέ και ο Τσάμπερλεν τιμήθηκαν με το Νόμπελ Φυσικής το 1959 «για την ανακάλυψη του αντιπρωτονίου».
03 Οκτωβρίου 1956
Το περιοδικό Physical Review λαμβάνει την εργασία Antineutrons Produced from Antiprotons in Charge-Exchange Collisions από μια δεύτερη ομάδα που εργάζεται στο Bevatron – Bruce Cork, Glen Lambertson, Oreste Piccioni και William Wenzel. Το έγγραφο – το οποίο ανακοινώνει την ανακάλυψη του αντινετρονίου – δημοσιεύεται στο τεύχος του Νοεμβρίου 1956.
27 Ιουλίου 1964
Το 1964, ο James Cronin και ο Val Fitch στο Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven στις ΗΠΑ έκαναν ένα πείραμα με σωματίδια που ονομάζονται ουδέτερα Κ-μεσόνια, ή «καόν». Οι τύποι των καονίων που επέλεξαν να μελετήσουν μπορεί να θεωρηθεί ότι αποτελούνται από τη μισή συνηθισμένη ύλη και την άλλη μισή αντιύλη. Ξεκίνησαν με δύο τύπους kaon που είχαν φαινομενικά πανομοιότυπες μάζες αλλά διαφορετική διάρκεια ζωής. Τα καόνια του μακρόβιου τύπου υπάρχουν για 5,2 × 10^-8 δευτερόλεπτα πριν το καθένα διασπαστεί σε 3 πιόνια. Τα καόνια του βραχύβιου τύπου υπάρχουν μόνο για 0,89 × 10^-10 δευτερόλεπτα πριν το καθένα διασπαστεί σε 2 πιόνια. Οι Cronin και Fitch πυροβόλησαν τους δύο τύπους kaon σε μια γραμμή δέσμης 17 μέτρων και εντόπισαν τις προκύπτουσες αποσυνθέσεις πιονίων στο άλλο άκρο. Δεδομένων των διαφορετικών χρόνων ζωής των τύπων kaon και του μήκους της γραμμής δέσμης, θα περιμένατε μόνο να δείτε αποσύνθεση από τον μακρόβιο τύπο kaon στον ανιχνευτή. Οι Cronin και Fitch περίμεναν ότι ο βραχύβιος τύπος kaon θα αποσυντεθεί πολύ πριν φτάσει στο τέλος της γραμμής δέσμης, και έτσι τα προϊόντα διάσπασής του δεν θα ανιχνευθούν. Με άλλα λόγια, θα περιμένατε να ανιχνεύσετε μόνο διασπάσεις 3-πιονίων και καθόλου διασπάσεις 2-πιονίων. Αλλά στο πείραμά τους, ο Cronin και ο Fitch εντόπισαν όντως διασπάσεις 2-πιονίων: 45 από αυτές, σε σύνολο 22.700 γεγονότων διάσπασης - αναλογία περίπου 1 στα 500. Το αποτέλεσμα παραβίασε μια θεμελιώδη αρχή της φυσικής - τη συμμετρία μεταξύ ύλης και αντιύλη. Το ζευγάρι ανακοίνωσε το αποτέλεσμά τους στην εργασία "Evidence for the 2-pion Decay of the K Meson", που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Physical Review Letters στις 27 Ιουλίου 1964. Μοιράστηκαν το βραβείο Νόμπελ στη φυσική του 1980 "για την ανακάλυψη παραβιάσεων των θεμελιωδών αρχές συμμετρίας στη διάσπαση των ουδέτερων Κ-μεσονίων."
01 Σεπτεμβρίου 1965
Μέχρι το 1965, και τα τρία σωματίδια που αποτελούν τα άτομα (ηλεκτρόνια, πρωτόνια και νετρόνια) ήταν γνωστό ότι έχουν ένα αντισωματίδιο. Έτσι, εάν τα σωματίδια, συνδεδεμένα μεταξύ τους σε άτομα, είναι οι βασικές μονάδες της ύλης, είναι φυσικό να πιστεύουμε ότι τα αντισωματίδια, συνδεδεμένα μεταξύ τους στα αντιάτομα, είναι οι βασικές μονάδες της αντιύλης. Είναι όμως η ύλη και η αντιύλη ακριβώς ίσες και αντίθετες, ή συμμετρικές, όπως είχε υπονοήσει ο Dirac; Το επόμενο σημαντικό βήμα ήταν η δοκιμή αυτής της συμμετρίας. Οι φυσικοί ήθελαν να μάθουν πώς συμπεριφέρονται τα υποατομικά αντισωματίδια όταν ενώνονται. Θα κολλούσαν ένα αντιπρωτόνιο και ένα αντινετρόνιο για να σχηματίσουν έναν αντιπυρήνα, όπως τα πρωτόνια και τα νετρόνια κολλούσαν μεταξύ τους για να σχηματίσουν τον πυρήνα ενός ατόμου; Η απάντηση στο ερώτημα των αντιπυρήνων βρέθηκε το 1965 με την παρατήρηση του αντιδευτερίου, ενός πυρήνα αντιύλης που αποτελείται από ένα αντιπρωτόνιο συν ένα αντινετρόνιο (ενώ ένα δευτερόνιο - ο πυρήνας του ατόμου του δευτερίου - αποτελείται από ένα πρωτόνιο συν ένα νετρόνιο) . Ο στόχος επιτεύχθηκε ταυτόχρονα από δύο ομάδες φυσικών, η μία με επικεφαλής τον Antonino Zichichi χρησιμοποιώντας το Proton Synchrotron στο CERN και η άλλη με επικεφαλής τον Leon Lederman, χρησιμοποιώντας τον επιταχυντή Alternating Gradient Synchrotron (AGS) στο Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven της Νέας Υόρκης. Η εργασία του CERN, Experimental Observation of Antideuteron Production δημοσιεύτηκε στο ιταλικό περιοδικό σωματιδιακής φυσικής Il nuovo cimento την 1η Σεπτεμβρίου 1965 (το περιοδικό έληξε όταν συγχωνεύτηκε στο European Physical Journal το 1999.
18 Αυγούστου 1978
Το CERN εκδίδει δελτίο τύπου που ανακοινώνει την πρώτη αποθήκευση αντιπρωτονίων. Λέει: Η αντιύλη, με τη μορφή αντιπρωτονίων, αποθηκεύτηκε για πρώτη φορά στην ιστορία. Αυτή η επιστήμη πρωτοεμφανίστηκε στο CERN, τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Πυρηνικής Έρευνας, στα τέλη Ιουλίου κατά τη διάρκεια δοκιμών που διεξήχθησαν εν όψει της χρήσης του ευρωπαϊκού επιταχυντή SPS ως συσκευής σύγκρουσης μεταξύ πρωτονίων και αντιπρωτονίων. Αρκετές εκατοντάδες αντιπρωτόνια 2,1 GeV/c παρήχθησαν από πρωτόνια από τον επιταχυντή PS και διατηρήθηκαν σε κυκλοφορία σε μια μηχανή που ονομάζεται ICE (Intial Cooling Experiment) για μια περίοδο 85 ωρών, δηλαδή περίπου 300.000 δευτερόλεπτα (3 × 10^5). Η προηγούμενη καλύτερη πειραματική μέτρηση της διάρκειας ζωής αντιπρωτονίου, που αποκτήθηκε κατά τη διάρκεια πειραμάτων θαλάμου φυσαλίδων, ήταν περίπου 10^-4 δευτερόλεπτα, δηλαδή ένα δέκατο χιλιοστό του δευτερολέπτου.
04 Απριλίου 1981
Οι Διασταυρούμενοι Δακτύλιοι Αποθήκευσης παρήγαγαν τις πρώτες συγκρούσεις πρωτονίου-αντιπρωτονίου στον κόσμο στις 4 Απριλίου 1981, ανοίγοντας το δρόμο για συγκρούσεις πρωτονίων-αντιπρωτονίων στο Super Proton Synchrotron (SPS) και το βραβείο Νόμπελ για τους Simon van der Meer και Carlo Rubbia . Το ISR αποδείχθηκε ένα εξαιρετικό όργανο για τη σωματιδιακή φυσική. Μέχρι τη στιγμή που η μηχανή έκλεισε το 1984, είχε παραγάγει πολλά σημαντικά αποτελέσματα, συμπεριλαμβανομένων των ενδείξεων ότι τα πρωτόνια περιέχουν μικρότερα συστατικά, τα οποία τελικά προσδιορίστηκαν ως κουάρκ και γκλουόνια.
15 Σεπτεμβρίου 1995
Μια ομάδα με επικεφαλής τον Walter Oelert δημιούργησε άτομα αντιυδρογόνου για πρώτη φορά στις εγκαταστάσεις του CERN χαμηλής ενέργειας αντιπρωτονικού δακτυλίου (LEAR). Εννέα από αυτά τα άτομα παρήχθησαν σε συγκρούσεις μεταξύ ατόμων αντιπρωτονίων και ξένου σε μια περίοδο 3 εβδομάδων. Κάθε ένα παρέμεινε στην ύπαρξη για περίπου 40 δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου, ταξίδεψε με σχεδόν την ταχύτητα του φωτός σε μια διαδρομή 10 μέτρων και στη συνέχεια εκμηδενίστηκε με τη συνηθισμένη ύλη. Ο αφανισμός παρήγαγε το σήμα που έδειχνε ότι είχαν δημιουργηθεί τα αντι-άτομα. Αυτή ήταν η πρώτη φορά που σωματίδια αντιύλης συγκεντρώθηκαν για να δημιουργήσουν πλήρη άτομα και το πρώτο βήμα σε ένα πρόγραμμα για να γίνουν λεπτομερείς μετρήσεις αντιυδρογόνου. Το άτομο υδρογόνου είναι το απλούστερο άτομο από όλα, που αποτελείται από ένα μόνο πρωτόνιο που περιφέρεται από ένα ηλεκτρόνιο. Περίπου τα τρία τέταρτα της συνηθισμένης ύλης στο σύμπαν είναι υδρογόνο και το άτομο υδρογόνου είναι ένα από τα καλύτερα κατανοητά συστήματα στη φυσική. Η σύγκριση με το αντιυδρογόνο προσφέρει μια διαδρομή για την κατανόηση της ασυμμετρίας ύλης-αντιύλης στο σύμπαν.
07 Φεβρουαρίου 1997
Το 1996 οι μηχανές αντιπρωτονίων του CERN – ο Αντιπρωτονικός Συσσωρευτής (AC), ο Συλλέκτης Αντιπρωτονίων και ο Δακτύλιος Αντιπρωτονίου Χαμηλής Ενέργειας (LEAR) – έκλεισανν. Αλλά μια κοινότητα επιστημόνων αντιύλης ήθελε να συνεχίσει τα πειράματά της LEAR με αργά αντιπρωτόνια. Το Συμβούλιο ζήτησε από το τμήμα Proton Synchrotron να διερευνήσει έναν τρόπο χαμηλού κόστους για την παροχή των απαραίτητων δεσμών χαμηλής ενέργειας. Η προκύπτουσα έκθεση σχεδιασμού για τον επιβραδυντή αντιπρωτονίων κατέληξε στο συμπέρασμα: Η χρήση του αντιπρωτονίου συλλέκτη ως επιβραδυντή αντιπρωτονίων υπόσχεται την παροχή πυκνών δεσμών 10^7 πρωτονίων ανά λεπτό και χαμηλής ενέργειας (100 MeV/c) με μήκη δέσμης έως 200 νανοδευτερόλεπτα. Το έργο Antiproton Declerator εγκρίθηκε στις 7 Φεβρουαρίου 1997.
18 Σεπτεμβρίου 2002
Δύο πειράματα του CERN, το ATHENA και το ATRAP, δημιούργησαν χιλιάδες άτομα αντιύλης σε «ψυχρή» κατάσταση το 2002. Ψυχρός σημαίνει ότι τα άτομα κινούνται αργά, γεγονός που καθιστά δυνατή τη μελέτη τους πριν συναντήσουν τη συνηθισμένη ύλη και εκμηδενιστούν. Το αντιυδρογόνο σχηματίστηκε στα πειράματα όταν κρύα ποζιτρόνια και αντιπρωτόνια συγκεντρώθηκαν και κρατήθηκαν σε μια ειδικά σχεδιασμένη «παγίδα». Μόλις σχηματίστηκαν, τα ηλεκτρικά ουδέτερα άτομα αντιυδρογόνου παρέσυραν από την παγίδα και εκμηδενίστηκαν. Μάθετε περισσότερα
05 Ιουνίου 2011
Το πείραμα ALPHA στο CERN ανέφερε σήμερα ότι πέτυχε να παγιδεύσει άτομα αντιύλης για πάνω από 16 λεπτά: αρκετά για να αρχίσει να μελετά τις ιδιότητές τους λεπτομερώς. Το ALPHA είναι μέρος ενός ευρέος προγράμματος στον επιβραδυντή αντιπρωτονίων του CERN που διερευνά τα μυστήρια μιας από τις πιο άπιαστες ουσίες της φύσης. Ο ALPHA μελέτησε 300 παγιδευμένα αντιάτομα. Η παγίδευση των αντιατόμων θα επιτρέψει στο αντιυδρογόνο να χαρτογραφηθεί με ακρίβεια χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία λέιζερ ή μικροκυμάτων, έτσι ώστε να μπορεί να συγκριθεί με το άτομο υδρογόνου, το οποίο είναι ένα από τα πιο γνωστά συστήματα στη φυσική. Οποιαδήποτε διαφορά μεταξύ ύλης και αντιύλης θα πρέπει να γίνει εμφανής υπό προσεκτική εξέταση.
28 Ιουλίου 2011
Σε ένα άρθρο που δημοσιεύτηκε σήμερα στο περιοδικό Nature, το ιαπωνικό-ευρωπαϊκό πείραμα ASACUSA στο CERN ανέφερε μια νέα μέτρηση της μάζας του αντιπρωτονίου με ακρίβεια περίπου ένα μέρος στο δισεκατομμύριο. Οι μετρήσεις ακριβείας της μάζας αντιπρωτονίου παρέχουν έναν σημαντικό τρόπο για τη διερεύνηση της φαινομενικής προτίμησης της φύσης για την ύλη έναντι της αντιύλης. Για να γίνουν αυτές οι μετρήσεις, τα αντιπρωτόνια παγιδεύονται πρώτα μέσα σε άτομα ηλίου, όπου μπορούν να «γαργαληθούν» με μια δέσμη λέιζερ. Η συχνότητα του λέιζερ στη συνέχεια συντονίζεται έως ότου αναγκάσει τα αντιπρωτόνια να κάνουν ένα κβαντικό άλμα μέσα στα άτομα και από αυτή τη συχνότητα μπορεί να υπολογιστεί η μάζα αντιπρωτονίου. Ωστόσο, μια σημαντική πηγή ανακρίβειας προέρχεται από το γεγονός ότι τα άτομα κινούνται γύρω, έτσι ώστε αυτά που κινούνται προς και μακριά από τη δέσμη έχουν ελαφρώς διαφορετικές συχνότητες. Ένα παρόμοιο αποτέλεσμα είναι αυτό που κάνει τη σειρήνα ενός ασθενοφόρου που πλησιάζει να αλλάζει προφανώς βήμα καθώς σας προσπερνά στο δρόμο. Στην προηγούμενη μέτρησή τους το 2006, η ομάδα ASACUSA χρησιμοποίησε μόνο μία ακτίνα λέιζερ και η επιτεύξιμη ακρίβεια κυριαρχήθηκε από αυτό το φαινόμενο. Αυτή τη φορά χρησιμοποίησαν δύο δοκάρια που κινούνταν σε αντίθετες κατευθύνσεις, με αποτέλεσμα το τίναγμα για τα δύο δοκάρια να ακυρωθεί εν μέρει, με αποτέλεσμα τετραπλάσια ακρίβεια.
28 Σεπτεμβρίου 2011
Η εναρκτήρια συνάντηση για το ELENA, τον εξαιρετικά χαμηλής ενέργειας αντιπρωτονιακό δακτύλιο, ξεκινά σήμερα στο CERN, συγκεντρώνοντας επιστήμονες από τον Καναδά, τη Δανία, τη Γαλλία, τη Γερμανία, την Ιαπωνία, τη Σουηδία, το Ηνωμένο Βασίλειο και τις ΗΠΑ. Το ELENA θα αποτελείται από ένα μικρό νέο δακτύλιο επιβράδυνσης που θα εγκατασταθεί στο ίδιο κτίριο που στεγάζει τον υπάρχοντα επιβραδυντή αντιπρωτονίων (AD) του CERN. Θα επιβραδύνει τα αντιπρωτόνια κάτω από το ένα πενήντα της τρέχουσας ενέργειας AD, φέρνοντας μια βελτίωση κατά 10^-100 στην αποτελεσματικότητα παγίδευσης αντιπρωτονίων. Στο AD, τα αντιπρωτόνια πρέπει να επιβραδυνθούν περνώντας τα μέσα από μια σειρά από φύλλα, μια διαδικασία που οδηγεί στην απώλεια περίπου 99,9% των αντιπρωτονίων που εξάγονται από το AD πριν φτάσουν στα πειράματα.
25 Μαρτίου 2013
Στο Physical Review Letters, το πείραμα Antihydrogen TRAP ( ATRAP ) στον Αντιπρωτονιακό Επιβραδυντή ( AD ) του CERN αναφέρει μια νέα μέτρηση της μαγνητικής ροπής αντιπρωτονίου που έγινε με μια άνευ προηγουμένου αβεβαιότητα 4,4 μέρη ανά εκατομμύριο (ppm). Αυτό το αποτέλεσμα είναι 680 φορές πιο ακριβές από προηγούμενες μετρήσεις. Η ασυνήθιστη αύξηση της ακρίβειας οφείλεται στην ικανότητα του πειράματος να παγιδεύει μεμονωμένα πρωτόνια και αντιπρωτόνια και να χρησιμοποιεί μια τεράστια μαγνητική βαθμίδα για να αποκτήσει ευαισθησία στη μικροσκοπική μαγνητική ροπή. Το νέο αποτέλεσμα του ATRAP είναι εν μέρει μια προσπάθεια κατανόησης της ανισορροπίας ύλης-αντιύλης του σύμπαντος, ένα από τα μεγάλα μυστήρια της σύγχρονης φυσικής. Χρησιμοποιώντας μια συσκευή που ονομάζεται παγίδα Penning, ένα είδος ηλεκτρομαγνητικού κλωβού, το αντιπρωτόνιο αιωρείται στο κέντρο ενός ηλεκτροδίου δακτυλίου σιδήρου που βρίσκεται ανάμεσα σε χάλκινα ηλεκτρόδια. Η θερμική επαφή με υγρό ήλιο διατηρεί τα ηλεκτρόδια στους 4,2 Κ, παρέχοντας ένα σχεδόν τέλειο κενό που εξαλείφει τα άτομα της αδέσποτης ύλης που διαφορετικά θα μπορούσαν να εκμηδενίσουν το αντιπρωτόνιο. Οι στατικές και ταλαντευόμενες τάσεις που εφαρμόζονται στα ηλεκτρόδια επιτρέπουν τον χειρισμό του αντιπρωτονίου και τη μέτρηση των ιδιοτήτων του. Η ομάδα ATRAP διαπίστωσε ότι οι μαγνητικές ροπές του αντιπρωτονίου και του πρωτονίου είναι «ακριβώς αντίθετες»: ίσες σε ισχύ αλλά αντίθετες ως προς την κατεύθυνση σε σχέση με τις περιστροφές των σωματιδίων, σύμφωνα με την πρόβλεψη του Καθιερωμένου Μοντέλου και το θεώρημά του CPT σε 5 μέρη ανά εκατομμύριο . Ωστόσο, η δυνατότητα για πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια μέτρησης θέτει το ATRAP σε θέση να δοκιμάσει τελικά την πρόβλεψη του Standard Model πολύ πιο αυστηρά. Εξερευνήστε πόρους για τα μέσα ενημέρωσης .
23 Απριλίου 2013
Η συνεργασία LHCb στο CERN δημοσιεύει μια εργασία στο Physical Review Letters σχετικά με την πρώτη παρατήρηση της ασυμμετρίας ύλης-αντιύλης στις διασπάσεις του σωματιδίου που είναι γνωστό ως B0s. Έχει σημασία μεγαλύτερη από 5 σίγμα και είναι μόνο το τέταρτο υποατομικό σωματίδιο που είναι γνωστό ότι παρουσιάζει τέτοια συμπεριφορά. Μελετώντας τις λεπτές διαφορές στη συμπεριφορά των σωματιδίων και των αντισωματιδίων, τα πειράματα στο LHC επιδιώκουν να ρίξουν φως σε αυτή την κυριαρχία της ύλης πάνω στην αντιύλη.
30 Απριλίου 2013
Η συνεργασία του ALPHA στο CERN δημοσίευσε μια εργασία στο Nature Communications που περιγράφει την πρώτη άμεση ανάλυση του τρόπου με τον οποίο η αντιύλη επηρεάζεται από τη βαρύτητα. Το ALPHA ήταν το πρώτο πείραμα που παγίδευσε άτομα αντιυδρογόνου — ουδέτερα άτομα αντιύλης που διατηρήθηκαν στη θέση τους με ισχυρό μαγνητικό πεδίο για έως και 1000 δευτερόλεπτα. Ο αρχικός στόχος του πειράματος δεν ήταν η μελέτη της βαρύτητας, αλλά οι ερευνητές συνειδητοποίησαν ότι τα δεδομένα που είχαν ήδη συλλέξει μπορεί να είναι ευαίσθητα στις βαρυτικές επιδράσεις. Τα τρέχοντα θεωρητικά επιχειρήματα προβλέπουν ότι τα άτομα υδρογόνου και αντιυδρογόνου έχουν την ίδια μάζα και πρέπει να αλληλεπιδρούν με τη βαρύτητα με τον ίδιο τρόπο. Εάν ένα άτομο απελευθερωθεί, θα πρέπει να βιώσει μια καθοδική δύναμη είτε είναι κατασκευασμένο από ύλη είτε από αντιύλη. Οι επιστήμονες του ALPHA ανέλυσαν αναδρομικά πώς κινήθηκαν τα άτομα αντιυδρογόνου τους όταν απελευθερώθηκαν. Αυτό τους επέτρεψε να θέσουν ένα όριο στις ανώμαλες βαρυτικές επιδράσεις.
03 Ιουνίου 2014
Σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Communications σήμερα, το πείραμα ALPHA στον Επιβραδυντή Αντιπρωτονίων (AD) του CERN αναφέρει μια μέτρηση του ηλεκτρικού φορτίου των ατόμων αντιυδρογόνου, βρίσκοντας ότι είναι συμβατό με μηδέν έως οκτώ δεκαδικά ψηφία. Αν και αυτό το αποτέλεσμα δεν αποτελεί έκπληξη, καθώς τα άτομα υδρογόνου είναι ηλεκτρικά ουδέτερα, είναι η πρώτη φορά που το φορτίο ενός αντιατόμου μετράται με μεγάλη ακρίβεια. Τα αντισωματίδια πρέπει να είναι πανομοιότυπα με τα σωματίδια ύλης εκτός από το πρόσημο του ηλεκτρικού τους φορτίου. Έτσι, ενώ το άτομο υδρογόνου αποτελείται από ένα πρωτόνιο με φορτίο +1 και ένα ηλεκτρόνιο με φορτίο -1, το άτομο αντιυδρογόνου αποτελείται από ένα φορτίο -1 αντιπρωτόνιο και ένα φορτίο +1 ποζιτρόνιο. Γνωρίζουμε, ωστόσο, ότι η ύλη και η αντιύλη δεν είναι ακριβώς αντίθετα – η φύση φαίνεται να έχει ένα μέρος στα 10 δισεκατομμύρια προτίμηση για την ύλη έναντι της αντιύλης, επομένως είναι σημαντικό να μετρηθούν οι ιδιότητες της αντιύλης με μεγάλη ακρίβεια: ο κύριος στόχος του CERN πειράματα μ.Χ. Το ALPHA το επιτυγχάνει χρησιμοποιώντας ένα πολύπλοκο σύστημα παγίδων σωματιδίων που επιτρέπουν την παραγωγή και αποθήκευση ατόμων αντιυδρογόνου για αρκετά μεγάλα χρονικά διαστήματα ώστε να μελετηθούν λεπτομερώς. Η κατανόηση της ασυμμετρίας της ύλης κατά της ύλης είναι μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στη φυσική σήμερα. Οποιαδήποτε ανιχνεύσιμη διαφορά μεταξύ ύλης και αντιύλης θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίλυση του μυστηρίου και να ανοίξει ένα παράθυρο στη νέα φυσική. Για τη μέτρηση του φορτίου του αντιυδρογόνου, το πείραμα ALPHA μελέτησε τις τροχιές των ατόμων αντιυδρογόνου που απελευθερώνονται από την παγίδα παρουσία ηλεκτρικού πεδίου. Εάν τα άτομα αντιυδρογόνου είχαν ηλεκτρικό φορτίο, το πεδίο θα τα εκτρέψει, ενώ τα ουδέτερα άτομα δεν θα εκτρέπονταν. Το αποτέλεσμα, με βάση 386 καταγεγραμμένα συμβάντα, δίνει μια τιμή του ηλεκτρικού φορτίου αντιυδρογόνου ως (-1,3±1,1±0,4) × 10-8, με τους συν ή πλην αριθμούς που αντιπροσωπεύουν στατιστικές και συστηματικές αβεβαιότητες στη μέτρηση. Εξερευνήστε πόρους για τα μέσα ενημέρωσης .
12 Αυγούστου 2015
Γενεύη, 12 Αυγούστου 2015. Σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε σήμερα στο Nature , το πείραμα συμμετρίας αντιβαρυονίου (BASE1) στον Επιβραδυντή Αντιπρωτονίων (AD) του CERN, αναφέρει την πιο ακριβή σύγκριση της αναλογίας φορτίου προς μάζα του πρωτονίου προς αυτή του ισοδύναμο αντιύλης, το αντιπρωτόνιο. Ο λόγος φορτίου προς μάζα - μια σημαντική ιδιότητα των σωματιδίων - μπορεί να μετρηθεί παρατηρώντας την ταλάντωση ενός σωματιδίου σε ένα μαγνητικό πεδίο. Το νέο αποτέλεσμα δεν δείχνει καμία διαφορά μεταξύ του πρωτονίου και του αντιπρωτονίου, με τετραπλάσια βελτίωση στην ενεργειακή ανάλυση σε σύγκριση με προηγούμενες μετρήσεις. Για να εκτελέσει το πείραμα, η συνεργασία BASE χρησιμοποίησε ένα σύστημα Penning-trap συγκρίσιμο με αυτό που αναπτύχθηκε από τη συνεργασία TRAP στα τέλη της δεκαετίας του 1990 στο CERN. Ωστόσο, η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε είναι ταχύτερη από ό,τι σε προηγούμενα πειράματα. Αυτό επέτρεψε στη BASE να πραγματοποιήσει περίπου 13 000 μετρήσεις σε διαρκεία 35 ημερών, στην οποία συγκρίνουν ένα μόνο αντιπρωτόνιο με ένα αρνητικά φορτισμένο ιόν υδρογόνου (H-). Αποτελούμενο από ένα άτομο υδρογόνου με ένα μόνο πρωτόνιο στον πυρήνα του, μαζί με ένα πρόσθετο ηλεκτρόνιο, το H- λειτουργεί ως αντιπρόσωπος του πρωτονίου. «Διαπιστώσαμε ότι η αναλογία φορτίου προς μάζα είναι πανομοιότυπη με 69 μέρη ανά χίλια δισεκατομμύρια, υποστηρίζοντας μια θεμελιώδη συμμετρία μεταξύ ύλης και αντιύλης», δήλωσε ο εκπρόσωπος της BASE Στέφαν Ούλμερ. Ενώ τα σωματίδια ύλης και αντιύλης μπορεί να διαφέρουν, για παράδειγμα, στον τρόπο διάσπασης (μια διαφορά που συχνά αναφέρεται ως παραβίαση της συμμετρίας CP), άλλες θεμελιώδεις ιδιότητες, όπως η απόλυτη τιμή των ηλεκτρικών φορτίων και μαζών τους, προβλέπεται να είναι ακριβώς ίσος. Οποιαδήποτε διαφορά – όσο μικρή κι αν είναι – μεταξύ της αναλογίας φορτίου προς μάζα πρωτονίων και αντιπρωτονίων θα παραβίαζε έναν θεμελιώδη νόμο που είναι γνωστός ως συμμετρία CPT. Αυτή η συμμετρία αντανακλά καθιερωμένες ιδιότητες του χώρου και του χρόνου και της κβαντικής μηχανικής, επομένως μια τέτοια διαφορά θα αποτελούσε μια δραματική πρόκληση όχι μόνο για το Καθιερωμένο μοντέλο, αλλά και για το βασικό θεωρητικό πλαίσιο της σωματιδιακής φυσικής. Εξερευνήστε πόρους για τα μέσα ενημέρωσης .
03 Νοεμβρίου 2016
Το πείραμα ASACUSA στο CERN αναφέρει στο Science μια νέα μέτρηση ακριβείας της μάζας του αντιπρωτονίου σε σχέση με αυτή του ηλεκτρονίου. Τέτοιες μετρήσεις παρέχουν ένα μοναδικό εργαλείο για τη σύγκριση με υψηλή ακρίβεια της μάζας ενός σωματιδίου αντιύλης με την αντίστοιχη ύλη. Αυτό το αποτέλεσμα βασίζεται σε φασματοσκοπικές μετρήσεις με περίπου 2 δισεκατομμύρια αντιπρωτονικά άτομα ηλίου ψυγμένα σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες 1,5 έως 1,7 βαθμών πάνω από το απόλυτο μηδέν. Στα αντιπρωτονικά άτομα ηλίου, ένα αντιπρωτόνιο παίρνει τη θέση ενός από τα ηλεκτρόνια που κανονικά θα περιφέρονταν γύρω από τον πυρήνα. Η μέτρηση της μάζας του αντιπρωτονίου γίνεται με φασματοσκοπία, εκπέμποντας δέσμη λέιζερ στο αντιπρωτονικό ήλιο. Η ASACUSA κατάφερε τώρα να κρυώσει τα αντιπρωτονικά άτομα ηλίου σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν, εναιωρώντας τα σε ένα πολύ κρύο ρυθμιστικό αέριο ήλιου. Με αυτόν τον τρόπο μειώνεται η μικροσκοπική κίνηση των ατόμων, ενισχύοντας την ακρίβεια της μέτρησης της συχνότητας. Η μέτρηση της συχνότητας μετάβασης έχει βελτιωθεί κατά συντελεστή 1,4 έως 10 σε σύγκριση με προηγούμενα πειράματα. Πειράματα διεξήχθησαν από το 2010 έως το 2014, με περίπου 2 δισεκατομμύρια άτομα, που αντιστοιχούν σε περίπου 17 femtograms αντιπρωτονικού ηλίου. Σύμφωνα με τις τυπικές θεωρίες, τα πρωτόνια και τα αντιπρωτόνια αναμένεται να έχουν ακριβώς την ίδια μάζα. Η παρατήρηση έστω και για ένα λεπτό σπάσιμο του CPT θα απαιτούσε μια αναθεώρηση των υποθέσεων μας σχετικά με τη φύση και τις ιδιότητες του χωροχρόνου. Εξερευνήστε πόρους για τα μέσα ενημέρωσης .
19 Δεκεμβρίου 2016
Η συνεργασία του ALPHA αναφέρει στο Nature την πρώτη μέτρηση στο οπτικό φάσμα ενός ατόμου αντιύλης. Όταν τα ηλεκτρόνια μετακινούνται από τη μια τροχιά στην άλλη, απορροφούν ή εκπέμπουν φως σε συγκεκριμένα μήκη κύματος, σχηματίζοντας το φάσμα του ατόμου. Το αποτέλεσμα ALPHA είναι η πρώτη παρατήρηση μιας φασματικής γραμμής σε ένα άτομο αντιυδρογόνου, επιτρέποντας τη σύγκριση του φάσματος φωτός της ύλης και της αντιύλης για πρώτη φορά. Εντός πειραματικών ορίων, το αποτέλεσμα δεν δείχνει διαφορά σε σύγκριση με την ισοδύναμη φασματική γραμμή του υδρογόνου. Αυτό είναι σύμφωνο με το Καθιερωμένο Μοντέλο της σωματιδιακής φυσικής, τη θεωρία που περιγράφει καλύτερα τα σωματίδια και τις δυνάμεις που ασκούνται μεταξύ τους, το οποίο προβλέπει ότι το υδρογόνο και το αντιυδρογόνο πρέπει να έχουν τα ίδια φασματοσκοπικά χαρακτηριστικά. Η μέτρηση του φάσματος αντιυδρογόνου με υψηλή ακρίβεια προσφέρει ένα εξαιρετικό νέο εργαλείο για να ελέγξετε εάν η ύλη συμπεριφέρεται διαφορετικά από την αντιύλη και, επομένως, να ελέγξει περαιτέρω την ευρωστία του Καθιερωμένου Μοντέλου. Η μέτρηση έγινε με την παρατήρηση της λεγόμενης μετάβασης 1S-2S. Η κατάσταση 2S στο ατομικό υδρογόνο έχει μεγάλη διάρκεια ζωής, οδηγώντας σε ένα στενό φυσικό πλάτος γραμμής, επομένως είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για μετρήσεις ακριβείας. Εξερευνήστε πόρους για τα μέσα ενημέρωσης .
18 Οκτωβρίου 2017
Η συνεργασία BASE, δημοσιεύει σήμερα στο Nature μια νέα μέτρηση της μαγνητικής ροπής του αντιπρωτονίου , με ακρίβεια μεγαλύτερη από αυτή του πρωτονίου. Χάρη σε μια νέα μέθοδο που περιλαμβάνει ταυτόχρονες μετρήσεις σε δύο χωριστά παγιδευμένα αντιπρωτόνια σε δύο παγίδες Penning, η BASE κατάφερε να σπάσει το δικό της ρεκόρ που παρουσιάστηκε τον περασμένο Ιανουάριο . Η μαγνητική ροπή του αντιπρωτονίου βρέθηκε να είναι 2,792 847 344 1(42), για να συγκριθεί με το 2,792 847 350(9) που η ίδια συνεργασία ερευνητών βρήκε για το πρωτόνιο το 2014, στο συνοδευτικό πείραμα BASE στο Mainz, στη Γερμανία. Εξερευνήστε πόρους για μέσα .
21 Μαρτίου 2019
Η συνεργασία LHCb στο CERN είδε, για πρώτη φορά, την ασυμμετρία ύλης-αντιύλης γνωστή ως παραβίαση CP σε ένα σωματίδιο που ονομάζεται μεσόνιο D0. Το εύρημα, που παρουσιάστηκε στο ετήσιο συνέδριο Rencontres de Moriond το 2019 και σε ένα ειδικό σεμινάριο του CERN, είναι βέβαιο ότι θα μπει στα εγχειρίδια της σωματιδιακής φυσικής. Η παραβίαση του CP είναι ένα ουσιαστικό χαρακτηριστικό του σύμπαντός μας, απαραίτητο για την πρόκληση των διεργασιών που, μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, καθιέρωσαν την αφθονία της ύλης πάνω από την αντιύλη που παρατηρούμε στο σημερινό σύμπαν. Εξερευνήστε πόρους για τα μέσα ενημέρωσης.
31 Μαρτίου 2021
Η συνεργασία ALPHA στο CERN πέτυχε να ψύξει τα άτομα αντιυδρογόνου – την απλούστερη μορφή ατομικής αντιύλης – χρησιμοποιώντας φως λέιζερ. Η τεχνική, γνωστή ως ψύξη με λέιζερ, παρουσιάστηκε για πρώτη φορά πριν από 40 χρόνια σε κανονική ύλη και αποτελεί βασικό στήριγμα πολλών ερευνητικών πεδίων. Η πρώτη εφαρμογή του στο αντιυδρογόνο από το ALPHA, που περιγράφεται σε άρθρο που δημοσιεύτηκε στο Nature, ανοίγει την πόρτα σε πολύ πιο ακριβείς μετρήσεις της εσωτερικής δομής του αντιυδρογόνου και του τρόπου συμπεριφοράς του υπό την επίδραση της βαρύτητας. Η σύγκριση τέτοιων μετρήσεων με εκείνες του καλά μελετημένου ατόμου υδρογόνου θα μπορούσε να αποκαλύψει διαφορές μεταξύ των ατόμων ύλης και αντιύλης. Τέτοιες διαφορές, εάν υπάρχουν, θα μπορούσαν να ρίξουν φως στο γιατί το σύμπαν αποτελείται μόνο από ύλη, μια ανισορροπία γνωστή ως ασυμμετρία ύλης-αντιύλης. Εξερευνήστε πόρους για τα μέσα ενημέρωσης .
Page updated
Google Sites
Report abuse