بیگ بنگ: بتازگی فیزیکدانان گروه ALPHA در مرکز پادماده‌ی سرن، وجود “گرانش” بین “پادماده” و کره زمین را اثبات کردند. این کشف، درستی نظریه نسبیت عام اینشتین را مجدداً تأیید کرد.

به گزارش بیگ بنگ، بدن ما، کره زمین و بسیاری از چیزهای دیگری که فیزیکدانان در مورد کیهان می‌دانند، عمدتاً از «ماده معمولی» ساخته شده که متشکل از پروتون‌ها، نوترون‌ها و الکترون‌ها مانند اتم‌های اکسیژن، کربن، آهن و سایر عناصر جدول تناوبی هستند. از طرف دیگر، “پادماده” همزاد “ماده معمولی” است، هرچند برخی از خواص آن فرق دارد.

به طور مثال، پادپروتون‌ها دارای بار منفی هستند، در حالی که پروتون‌ها دارای بار مثبت هستند. پادالکترون‌ها ( به عنوان پوزیترون نیز شناخته می‌شوند) مثبت هستند در حالی که الکترون‌ها منفی‌اند. دکتر “جوئل فاجانس” فیزیکدان پلاسما در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و یکی از اعضای گروه ALPHA گفت: «چالش‌برانگیزترین مسئله برای دانشمندان این است که به محض اینکه پادماده، ماده را لمس می‌کند، منفجر می‌شود.»

«ترکیب ماده و پادماده در واکنشی بسیار قوی به طور کامل به انرژی تبدیل می‌شود که دانشمندان آن را «نابودی» می‌نامند. برای یک جرم معین، چنین نابودی متراکم‌ترین شکل “آزادسازی انرژی” است که ما می‌شناسیم. اما، مقدار پادماده‌ی مورد استفاده در آزمایش ALPHA آنقدر کم است که انرژی ایجاد شده توسط نابودی پادماده/ماده فقط برای آشکارسازهای حساس قابل‌درک است. با این حال، ما باید پادماده را با دقتی زیاد دستکاری کنیم، وگرنه از دست می‌رود.»

دکتر “جاناتان وورتل” فیزیکدان پلاسما در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و یکی از اعضای همکاری ALPHA افزود: «نظریه نسبیت عام اینشتین می‌گوید که “پادماده” باید دقیقاً مانند “ماده” رفتار کند. بسیاری از اندازه‌گیری‌های غیرمستقیم نشان می‌دهند که گرانش همانطور که انتظار می‌رفت با “پادماده” برهم‌کنش می‌کند، اما تا امروز، هیچ‌کس رصد مستقیمی انجام نداده بود که مثلاً حرکت پادهیدروژن به سمت بالا را در مقابل حرکت به سمت پایین در میدان گرانشی رد کند.»

فیزیکدانان ALPHA در آزمایش‌های خود، گروه‌هایی متشکل از 100 اتم پاد‌هیدروژن را در یک زمان به دام انداختند و سپس به آرامی اتم‌ها را طی 20 ثانیه آزاد کردند. شبیه‌سازی‌ کامپیوتری ALPHA-g نشان می‌دهد که این عملیات – برای ماده – منجر به خروج حدود 20٪ از اتم‌ها از بالای تله و 80٪ از پایین آن می‌شود، تفاوتی که ناشی از نیروی گرانش به سمت پایین است.

تیم ALPHA با میانگین‌گیری نتایج هفت آزمایش خود دریافت که بخش‌هایی از پاد اتم‌هایی که از بالا و پایین خارج می‌شوند با انتظارات شبیه‌سازی‌ها مطابقت دارند. دکتر “ویلیام برتشه” فیزیکدان دانشگاه منچستر و معاون سخنگوی همکاری ALPHA گفت: «درک این موضوع که چگونه “گرانش” بر “پادماده” تأثیر می‌گذارد، برای برملا کردن اسرار “پادماده” و “گرانش” بسیار حائز اهمیت است.»

«منشأ تسلطِ “ماده” بر “پادماده” در کیهان همچنان یک چالش حل نشده، برای نظریه‌های موجود است که از طریق مشاهده‌ی دقیق رفتار “پادماده” نسبت به “ماده” قصد داریم به آن پی ببریم. گرانش با سایر نظریه‌ها مانند مکانیک کوانتومی یکپارچگی ندارد و این مشاهدات به درک هر چه بیشتر کمک می‌کند.»

دکتر “جفری هانگست” سخنگوی ALPHA گفت: «در فیزیک، تا زمانی که چیزی را مشاهده نکنید، واقعاً نمی‌دانید چیست. این نخستین آزمایش مستقیمی است که اثر “گرانشی” بر حرکت “پادماده” را نشان می‌دهد. این یک نقطۀ عطف در مطالعه‌ی “پادماده” است که به دلیل غیبت آشکارش در کیهان، همچنان ما را مبهوت کرده است.»

«گام بعدی این است که شتاب را تا جایی که می‌توانیم دقیق اندازه‌گیری کنیم. ما می‌خواهیم آزمایش کنیم که آیا “ماده” و “پادماده” واقعاً به یک شکل نابود می‌شوند. انتظار می‌رود خنک‌سازی لیزری اتم‌های پاد‌هیدروژن، که ما برای اولین‌بار در ALPHA-2 انجام دادیم و در ALPHA-g در سال 2024 اجرا خواهیم کرد، تأثیر قابل‌توجهی بر دقت ما داشته باشد.» جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله Nature منتشر شده است.

ترجمه: سحر الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sci.news