CERN – Αντιύλη: Οι επιστήμονες του ALPHA παρατήρησαν για πρώτη φορά φάσμα φωτός αντιύλης – Διαφέρει από το φάσμα της ύλης; (video)

Τα άτομα συνίσταται από ηλεκτρόνια που (σύμφωνα με το γνωστό απλό μοντέλο Bohr) περιφέρονται γύρω από έναν πυρήνα. Όταν τα ηλεκτρόνια κινούνται [μεταβαίνουν] από μια τροχιά σε μια άλλη, απορροφούν ή εκπέμπουν φως σε συγκεκριμένα μήκη κύματος, διαμορφώνοντας έτσι το φάσμα του ατόμου. Κάθε στοιχείο έχει ένα μοναδικό φάσμα, που αποτελεί και την ταυτότητά του. Ως επακόλουθο, η φασματοσκοπία είναι ένα κοινά χρησιμοποιούμενο εργαλείο σε πολλές περιοχές της φυσικής, της αστρονομίας και της χημείας. Αυτό βοηθάει για να χαρακτηριστούν τα άτομα και τα μόρια και οι εσωτερικές τους καταστάσεις. Για παράδειγμα, στην αστροφυσική, η ανάλυση του φάσματος του φωτός από απομακρυσμένα άστρα επιτρέπει τους επιστήμονες να προσδιορίσουν την σύστασή τους.

Το υδρογόνο, με το ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο, είναι το πλέον πολυπληθές, απλό και καλά κατανοητό άτομο στο σύμπαν. Το φάσμα του καταγράφηκε με πολύ μεγάλη ακρίβεια. Το άτομο του αντιυδρογόνου, από την άλλη μεριά, είναι ελάχιστα κατανοητό. Επειδή το σύμπαν εμφανίζεται να συνίσταται εξ ολοκλήρου από ύλη, τα συστατικά των ατόμων του αντιυδρογόνου – αντιπρωτόνια και ποζιτρόνια – πρέπει να παράγονται και συγκροτούνται σε άτομα, πριν το φάσμα του αντιυδρογόνου μπορέσει να καταγραφεί. Είναι μια επίπονη διαδικασία, αλλά μια προσπάθεια που αξίζει τον κόπο, καθώς οποιαδήποτε μετρήσιμη διαφορά μεταξύ των φασμάτων του υδρογόνου και του αντιυδρογόνου θα παραβίαζε βασικές αρχές της φυσικής και πιθανώς θα βοηθούσε να κατανοηθεί ο γρίφος της ασυμμετρίας ύλης και αντιύλης στο σύμπαν.

Η συνεργασία ALPHA στο CERN, σε μελέτη που δημοσιεύεται στο περιοδικό Nature, αναφέρει την καταγραφή για πρώτη φορά του οπτικού φάσματος ενός ατόμου αντιύλης. Το επίτευγμα προδιαγράφει τεχνολογικές εξελίξεις που ανοίγουν μια εντελώς νέα περιοχή στην υψηλής ακρίβειας έρευνα της αντιύλης. Είναι το αποτέλεσμα μιας, πάνω από 20 χρόνια, εργασίας από την κοινότητα αντιύλης του CERN. «Χρησιμοποιώντας λέιζερ για να παρατηρήσουμε μια μετάβαση στο αντιυδρογόνο και συγκρίνοντάς την με την ανάλογη του υδρογόνου, για να δούμε εάν υπακούουν τους ίδιους νόμους φυσικής, είναι πάντα ένας βασικός στόχος της έρευνας της αντιύλης», δήλωσε ο Jeffrey Hangst, εκπρόσωπος της συνεργασίας ALPHA.

Το τωρινό αποτέλεσμα του ALPHA είναι η πρώτη παρατήρηση μιας φασματικής γραμμής σε ένα άτομο αντιυδρογόνου, επιτρέποντας τη σύγκριση των φασμάτων φωτός της ύλης και της αντιύλης για πρώτη φορά. Μέσα στα πειραματικά όρια, το αποτέλεσμα δεν δείχνει να υπάρχει διαφορά, συγκρινόμενο με την ισοδύναμη φασματική γραμμή στο υδρογόνο. Αυτό είναι συνεπές με το Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model) της σωματιδιακής φυσικής, της θεωρίας που περιγράφει τα σωμάτια και τις αλληλεπιδράσεις που υπάρχουν μεταξύ τους, η οποία προβλέπει ότι το υδρογόνο και το αντιυδρογόνο θα έχουν παρόμοια φασματοσκοπικά χαρακτηριστικά.

Η συνεργασία ALPHA αναμένει να βελτιώσει την ακρίβεια των μετρήσεών της στο μέλλον. Η καταγραφή του φάσματος του αντιυδρογόνου με υψηλή ακρίβεια προσφέρει ένα εξαιρετικά νέο εργαλείο για να ελεγχθεί αν η ύλη συμπεριφέρεται διαφορετικά από την αντιύλη και έτσι να ελεγχθεί περαιτέρω η ισχύς του Καθιερωμένου Προτύπου.

Δείτε το video:

Πηγή: CERN

Περισσότερα στη δημοσίευση: Observation of the 1S–2S transition in trapped antihydrogen.