ידענים: פיסיקה קוונטית

מאת 8 ביוני 2011 26 תגובות

המדענים מקווים לחזור על הניסוי וללמוד עוד יותר על מהות האנטי חומר והאם גם סימטרית CPT שבורה כמו כל אחד ממרכיביה בנפרד

מלכודת אנטי חומר. איור: CERN

מלכודת אנטי חומר. איור: CERN

במחקר שפורסם בכתב העת נייצ'ר פיזיקס השבוע (5 ביוני 2011), מדווחים חוקרים העובדים בניסוי אלפא בסרן כי הצליחו ללכוד אטומי אנטי חומר במשך למעלה מ-16 דקות – מספיק זמן כדי להתחיל לחקור את תכונותיהם בפירוט. אלפא היא חלק מהתוכנית הגדולה של גלאי האנטי פרוטון ב-CERN, החוקר את מסתורי אחד מסוגי החלקיקים החמקמקים ביותר בטבע.
היום אנו חיים ביקום המורכב כולו מחומר, אך במפץ הגדול נוצרו חומר ואנטי חומר בכמויות זהות. נראה שלטבע היתה העדפה קטנה ביותר לחומר, שאיפשרה ליקום ולכל מה שאנו רואים בתוכו להתקיים. דרך אחת לחקור את העדפת הטבע לחומר היא להשוות את אטומי המימן עם מקבליהם באנטי חומר,ולכן למחקר הנוכחי חשיבות.
"הצלחנו ללכוד אטומי אנטי מימן למשל אלף שניות" מסביר דובר ניסוי אלפא ג'פרי הנגסט מאוניברסיטת ארהוס. "זה מספיק זמן כדי להתחיל לחקור אותם – גם בכמות הקטנה שהצלחנו ללכוד עד כה."
במאמר מתארים החוקרים כי לכדו וחקרו 300 אטומי אנטי מימן. לכידת האנטי-אטומים תאפשר למפות את האטומים הללו באמצעות ספקטרוסקופית לייזר או מיקרוגל כך שניתן יהיה להשוות אותם לאטומי מימן, שהם המערכות בין המוכרות ביותר בפיזיקה. כל הבדל צריך להיות נראה לעין לאחר בחינה מדוקדקת. לכידת האנטי אטומים גם יכולה לספק גישה משלימה למדידת השפעת כוח המשיכה על אנטי חומר, שבקרוב תחקר גם בניסוי AEgIS.
השלכה חשובה של לכידת האנטי מימן לתקופה ארוכה היא כי לאנטי אטומים יש זמן להרגע ולחזור למצב המנוחה שלהם, דבר שיאפשר לאלפא לבצע מדידות מדויקות החיוניות לחקר הסימטריה הידועה כ-CPT, סימטריה בפיזיקה המתארת כיצד נראה התהליך תחת טרנספורמציות שונות. C לדוגמה מעורב בהחלפת האלקטרונים הטעונים של החלקיקים המעורבים בתהליך. P זה כמו צפיה במראה, בעוד T כולל החזרת חץ הזמן.
באופן פרטני, כל אחת מהסימטריות שבורה – תהליך שלא מאפשר לראות אותם ואולם ב-CPT אנו אומרים כי חלקיק נע קדימה בזמן בעולם שלנו לא ניתן להבחנה מאנטי חלקיק ההולך אחורנית בזמן ביקום המראה, וכך גם הטבע יתייחס אליה. סימטרית CPT דורשת כי המימן והאנטי מימן יהיו בעלי ספקטרום זהה.
"כל רמז על שבירת סימטרית CPT ידרוש חשיבה רצינית מחדש בהבנה שלנו על הטבע" אמר הנגסט. "אבל חצי מהיקום חסר, כך שסוג מסוים של חשיבה מחדש נראה באופק".
השלב הבא עבור אלפא יהיה להתחיל לבצע מדידות בלכידת אנטי מימן, דבר שיתרחש בהמשך השנה. הלכידה הבאה תאיר את האטומים הלכודים באור בתחום המיקרו, כדי לגלות אם הם סופגים בדיוק את אותה תדירות (או אנרגיות) כמו האטומים המקבילים.
"אם פוגעים באטומי אנטי מימן בתדירות הנכונה בגלי מיקרו, הם יברחו מהמלכודת ואנו נוכל לגלות את האיון שלהם – אפילו של אטום בודד" מסביר האנגסט. "הדבר יספק את המבט הראשון אי פעם לתוך מבנה האנטי מימן – היסוד מספר אחד באנטי טבלה המחזורית."

להודעה של החוקרים

26 תגובות ל “בניסוי ב-CERN הצליחו חוקרים ללכוד אטומי אנטי חומר למשך אלף שניות”

הוספת תגובה

  • (will not be published)