by På onsdagsmorgonen (27 september) rapporterade ett internationellt team av fysiker om en stor upptäckt om en svårgripbar form av materia som kallas antimateria. Det verkar som om antimateria reagerar på gravitationen på samma sätt som normal materia.
Detta resultat markerar den första direkta observationen av fritt fall Antimateriadär atomer består av antiprotoner istället för protoner och antielektroner (positroner). Elektroner. Antiprotoner är i grunden negativt laddade Protoner (Protoner är positiva i normal materia atomer) och positroner är positivt laddade elektroner (elektroner är negativa i normal materia). Atomer). Ja, det är konstigt.
Närmare bestämt nyare historia: lagets prestation bevisade slutligen att atomärt antiväte i synnerhet – bestående av en antiproton i mitten och en positivt laddad positron som kretsar runt den – dras nedåt som ett resultat Tyngd snarare än uppåt, som man kan förvänta sig av en form av materia som framställer sig som “motsatsen” till normal materia, som, som vi vet, också faller nedåt med gravitationen.
Dessutom är dagens vetenskapliga triumf, nästan tre decennier efter den första produktionen av antiväte i laboratoriet, ytterligare en bekräftelse på detta Einsteins allmänna relativitetsteorisom förutspår att alla massor, oavsett skillnader i deras inre struktur, reagerar på gravitationen på liknande sätt.
“Om du går i korridorerna på den här avdelningen och frågar fysikerna, skulle de alla säga att det här resultatet inte är det minsta överraskande. Det är verkligheten”, säger Jonathan Wurtele, fysikprofessor vid University of California, Berkeley, som först föreslog experimentet för över ett decennium sedan och en medförfattare till den nya studien, sa i en åsikt. “Men de flesta kommer också att säga att experimentet måste göras eftersom man aldrig kan vara säker.”
Relaterad: Large Hadron Collider kan komma närmare den antimateria som saknas i universum
Fånga den lilla
Wurtele och hans team skapade, fångade och studerade antivätepartiklar vid European Centre for Nuclear Research (mer känd under sin franska förkortning CERN). Partiklarna var fångade i vad som i huvudsak var en magnetisk flaska, med båda ändarna innehållande kontrollerbara magnetfält. För att observera effekterna av gravitationen, den svagaste av de fyra kända krafterna, på antivätepartiklarna, minskade forskarna Magnetiskt fält Stärkelse i varje ände för att tillåta partiklar att fly.
När varje partikel färdades till toppen eller botten av den magnetiska flaskan sprack den i en blixt. Forskarna räknade sedan dessa blixtar och fann att ett större antal blixtar gick till botten av flaskan än till toppen. Hela häpnadsväckande 80 % av dem betedde sig faktiskt på det här sättet, och detta resultat gällde för ett dussin upprepningar av experimentet. Enligt den nya studien bevisar detta definitivt att gravitationen gör att antivätet faller nedåt.
“Detta ger oss en kraftfull experimentknapp som i huvudsak låter oss tro att experimentet faktiskt fungerade eftersom vi kan bevisa för oss själva att vi kan kontrollera experimentet på ett förutsägbart sätt”, säger Joel Fajans, fysikprofessor vid UC Berkeley och co. -författare till den nya studien sa i åsikt.
Teamet fann också att gravitationsaccelerationen av antiväte är nära den för normal materia, med 9,8 meter (32 fot) per kvadratsekund. Forskare antar att detta resultat även gäller andra antimateriapartiklar.
“Det skulle vara dubbelt förvånande om detta inte var sant (för det första att något föll, och för det andra att det fanns en skillnad med antiväte)”, sa Fajans i ett mejl till Space.com.
Nya fynd utesluter dock teorier som postulerar detta Antimateria stöts bort av gravitationen kan bara mer exakta mätningar avslöja om det finns en skillnad i gravitationskraften på antimateria jämfört med materia.
Ändå, med den första direkta observationen av gravitationseffekter på antiväte, markerar forskarna början på en detaljerad och direkt undersökning av antimaterias gravitationella natur, som fortfarande är gåtfullt sällsynt i USA universum.
Om materia och antimateria beter sig så lika, var är då den saknade antimateria i universum?
Detta är fortfarande en öppen fråga.
Under Big BangUniversum tros ha varit rikt på par av materia och antimateria partiklar, de senare anses vara speglar av materia eftersom deras partiklar har samma massa förutom en motsatt elektrisk laddning. När materia och antimateriapartiklar kommer i kontakt utplånar de varandra i en våldsam blixt som lämnar efter sig ren energi, så materia och antimateriapartiklar skapas och förstörs alltid i par.
Liknande inlägg:
— Hur den alfamagnetiska spektrometern fungerar i sökandet efter antimateria (infographic)
— Hur mycket av universum består av mörk materia?
— Stjärnor gjorda av antimateria kan finnas i Vintergatan
I teorin betyder detta att universum inte bör innehålla annat än överbliven energi, åtminstone enligt Standardmodell av partikelfysik, som presenterar vår nuvarande bästa förståelse för hur fundamentala partiklar beter sig under dessa fyra krafter som nämns ovan. Men denna symmetri bröts någonstans på vägen Universums utveckling så att vi tydligt ser att materia dominerar det observerbara universum. Detta går helt enkelt utöver vad standardmodellen kan förklara. Därför är de processer som ledde till att så lite antimateria återstod fortfarande okända.
“Tyvärr, eftersom våra svar är förenliga med allmän relativitet, kastar de inte ljus över bristen på antimateria,” sa Fajans till Space.com i ett mejl. Fajans tillade att han förväntar sig att precisionen i det aktuella experimentet kommer att förbättras med en faktor 100 i framtiden. – Det här kan leda till något nytt, men vi har förstås ingen aning ännu om det kommer att bli fallet. De flesta skulle säga att det är osannolikt, men det är fortfarande värt att fortsätta.
De Resultat publicerades i tidskriften Nature onsdagen (27 september) av Antihydrogen Laser Physics Apparatus (ALPHA) samarbete vid CERN.
