# האם אנטי חומר נופל למעלה או למטה? מדעני סרן ינסו לענות על השאלה

> מחקר ב-CERN ינסה לבחון עדויות ישירות לדרך שבה אטומים של אנטי חומר מתקשרים הדדית עם כוח המשיכה

- Canonical: https://www.hayadan.org.il/first-direct-evidence-of-how-atoms-of-antimatter-interact-with-gravity-05051
- Author: אבי בליזובסקי
- Published: 2013-05-05T00:15:28+03:00
- Modified: 2013-05-04T22:27:55+03:00
- Sections: פיזיקה קוונטית
- Topics: אנטי חומר, אנטי חלקיק, אנטי מימן, המעבדה הלאומית לורנס ברקלי, מאיץ החלקיקים בסרן, ניסוי אלפא בסרן, פוזיטרונים

## Article

מחקר ב-CERN ינסה לבחון עדויות ישירות לדרך שבה אטומים של אנטי חומר מתקשרים הדדית עם כוח המשיכה האטומים המרכיבים את החומר הרגיל נופלים למטה. האם אטומי אנטי חומר יפלו למעלה? האם הם חווים את כוח המשיכה (כוח הכובד) באותה הדרך שבה עושים האטומים הרגילים או שיש גם משהו שנקרא אנטי כבידה? שאלות אלה סיקרנו את הפיסיקאים זה זמן רב, אומר ג'ואל פאג'אנס (Fajans) מהמעבדות הלאומיות לורנס ברקלי של משרד האנרגיה האמריקני. לדבריו הדובר נובע מכך ש"מדובר באירוע לא סביר. כדי שאנטי חומר יפול למעלה אנוו נידרש לשינוי בסיסי של נקודת המבט שלנו על הפיסיקה ולחשוב מחדש כיצד היקום שלנו פועל." עד כה, כל העדויות שהאנטי חומר נוהג בכל הקשור לכבידה בדיוק כמו החומר הרגיל, הן עדויות עקיפות, לפיכך פאג'אנס ועמיתו ג'ונתן ורטל (Wurtele) שניהם חברי סגל במאיץ שבמעבדות ברקלי וחטיבת מחקרי ההיתוך, ופרופסורים לפיסיקה באוניברסיטת קליפורניה בברקלי - וכן חברים בניסוי אלפא בסרן, החליטו להשתמש במחקרי האנטי מימן השופטים שהם עורכים כדי להתמודד עם השאלה באופן ישיר. אם התגובה הדדית של הכבידה עם אנטי אטומים תהיה חזקה באופן בלתי צפוי, הם מעריכים כי האנומליה תהיה ניתנת לבחינה בנתונים הקיימים כבר באלפא אודות 434 אנטי אטומים שנלכדו בחיישני מאיץ החלקיקים בסרן. התוצאות הראשונות שמדדו את היחס בין המסה הכבידתית אלה ידועה של האנטי מימן לבין מסת האינרציה שלו הידועה, לא פתרה את השאלה. רחוק מכך. אם אטום אנטי מימן נופל למטה, המסה הכבידתית שלו תהיה גדולה עד פי 110 ממסת האינרציה שלו. אם הוא נופל למעלה, המסה הכבידתית שלו צריכה להיות גדולה לכל היותר פי 65 ממסת האינרציה שלו. מה שהמחקר כן הראה הוא שמדידת מסת אנטי חומר אפשרית, תוך שימוש בשיטה נסיונית שתאפשר דיוק רב יותר בעתיד. הם הציגו את השיטות בהם עבדו במהדורת 30 באפריל 2013 של כתב הת נייצ'ר. כיצד מודדים נפילה של אנטי אטום? ניסוי אלפא יוצר אטומי אנטי מימן באמצעות חיבור אנטי פרוטון אחד עם פוזיטרון (או אנטי אלקטרון) אחד, במלכודת מגנטית חזקה. כאשר מכבים את המגנט, האנטי אטומים נוגעים במהרה באטומים הרגילים שמהם עשויות קירות המלכודת ומתאיינים בהבזק אנרגיה ובכך מצביעים על המקום והזמן בו פגעו בקיר. בעקרון, אם הנסיינים היו יודעים את מיקומו ומהירותו המדויקים של האנטי אטום ברגע כיבוי המלכודת, כל מה שהם היו צריכים לעשות הוא למדוד כמה זמן לוקח לו ליפול אל הקיר. ואולם השדה המגנטי של אלפא לא נכבה מיידית. כמעט 30 אלפיות השניה חולפות לפני שהשדה דועך לכמעט אפס. בינתיים מתרחשים הזקים לכל אורך קירות המלכודת בזמנים ומקומות התלויים בפרטי האנטי אטומים אך בלא אפשרות לדעת את המיקומים, המהירויות והאנרגיות הראשוניות שלהם. מסביר וורטל: "חלקיקים המאחרים להימלט הם אלו שהיו בעלי האנרגיה הנמוכה ביותר, כך שהשפעת הכבידה ניכרת יותר עליהם, אך היו רק מעט כאלה, 23 מתוך 343 מהאנטי אטומים נמלטו לאחר שהדה נכבה למשך 20 אלפיות השניה." פאג'אנס וורטל המשיכו והסתייעו בעמיתיהם באלפא ובברקלי כדי להשוות סימולציות עם הנתונים שלהם ולהפריד את השפעות הכבידה מאלו של עוצמת השדה המגנטי ואנרגית החלקיק. ואולם עדיין נותרה אי ודאות סטטיסטית. "אם יש דבר כמו אנטי כבידה?? בהתבסס על ניסויי הנפילה החופשית שנערכו עד כה, אי אפשר לומר כן או לא" אומר פאג'אנס. "זו המילה הראשונה, ובוודאי לא האחרונה."   ניסוי אלפא עובר כעת שידרוג לאלפא-2 ובדיקות הדיוק עשויות להיות אפשריות בתוך שנה עד חמש שנים. האנטי אטומים יקוררו בלייזר כדי להפחית את האנרגיה שלהם בעודם במלכודת, והשדה המגנטי ידעך לאט יותר כאשר המלכודת תכובה, וכך ניתן יהיה להגדיל את מספרם של האירועים בעלי האנרגיה הנמוכה. השאלות שהפיסיקאים ואלו שאינם פיסיקאים תוהים לגביהם במשך למעלה מ-50 שנה יהיו מושא לבדיקה שתהיה לא רק ישירה אלא גם מוחלטת. [למאמר בנייצ'ר](http://www.nature.com/ncomms/journal/v4/n4/full/ncomms2787.html)