Ερευνητές στο CERN δείχνουν ότι τα πρωτόνια και τα αντιπρωτόνια είναι ακριβείς εικόνες το ένα του άλλου

fermion

Σε μια αυστηρή δοκιμή μιας θεμελιώδους ιδιότητας του καθιερωμένου μοντέλου της σωματιδιακής φυσικής, που είναι γνωστή ως η συμμετρία CPT, ερευνητές στο CERN (Conseil Européenne pour la Recherche Nucléaire), έχουν κάνει μέχρι στιγμής τις πιο ακριβείς μετρήσεις του λόγου φορτίου προς τη μάζα των πρωτονίων και των ομόλογων τους της αντιύλης, των αντιπρωτονίων.

Το πείραμα αυτό,τα αποτελέσματα του οποίου δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Nature, πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του Antiproton Decelerator του CERN, μια συσκευή που παρέχει χαμηλής ενέργειας αντιπρωτόνια για μελέτες της αντιύλης. Η συμμετρία CPT, για τον έλεγχο της οποίας έγινε το πείραμα, υποδηλώνει πως ένα σύστημα παραμένει αμετάβλητο, αν τρείς θεμελιώδεις ιδιότητες αντιστραφούν. Το φορτίο C (Φορτιακή Συζυγία), το οποίο διακρίνει την  ύλη από την αντιύλη. Η Ομοτιμία P (Χωρική Αντιστροφή), η αντιστροφή στο χώρο του συστήματος κατά 180ο, και ο χρόνος T (Χρονική Αναστροφή). Η συμμετρία CPT αποτελεί κεντρικό δόγμα του καθιερωμένου μοντέλου, και υπονοεί ότι η αντιύλη πρέπει να είναι τέλεια αντιεικόνα (καθρέφτισμα), της κανονικής ύλης.

Για να εκτελέσουν το πείραμα, η ομάδα χρησιμοποίησε αντιπρωτόνια και αρνητικά ιόντα υδρογόνου, ως υποκατάστατα των πρωτονίων, από τη συσκευή Antiproton Decelerator, και στη συνέχεια παγίδευσαν ζεύγη ιόντων υδρογόνου – αντιπρωτονίων σε μια μαγνητική παγίδα Penning, η οποία τα επιβράδυνε σε υπερ-χαμηλές ενέργειες. Στη συνέχεια μετρήθηκε η συχνότητα κύκλοτρου των ζευγών, μια μέτρηση που επιτρέπει στους επιστήμονες να προσδιορίσουν τον λόγο φορτίου και μάζας, και τα σύγκριναν για να βρούνε πόσο παρόμοια ήταν. Συνολικά μέτρησαν περίπου 6,000 ζεύγη σε μια περίοδο 35 ημερών.

«Αυτό που διαπιστώσαμε», δήλωσε ο Stefan Ulmer, επικεφαλής της έρευνας, «είναι ότι η αναλογία φορτίου προς τη μάζα είναι ταυτόσημη σε μόλις 69 μέρη ανά τρισεκατομμύριο» Η μέτρηση αυτή έχει τέσσερις φορές μεγαλύτερη ανάλυση ενέργειας από τις προηγούμενες μετρήσεις των ζευγών πρωτονίων-αντιπρωτονίων.

Η μελέτη αυτή έχει επίσης επιπτώσεις για αυτό που είναι γνωστό ως αδύναμη αρχή της ισοδυναμίας, η ιδέα ότι όλα τα σωματίδια θα πρέπει να επηρεάζονται από τη βαρύτητα κατά τον ίδιο τρόπο, ανεξάρτητα από τη μάζα ή το φορτίο τους. Η ομάδα χρησιμοποίησε τα ευρήματά της για να υπολογίσει ότι μέσα σε περίπου ένα μέρος ανά εκατομμύριο, η αντιύλη και η ύλη συμπεριφέρονται με τον ίδιο τρόπο σε σχέση με τη βαρύτητα.

«Υπάρχουν πολλοί λόγοι για να πιστεύουμε σε μια φυσική πέρα ​​από το καθιερωμένο μοντέλο, συμπεριλαμβανομένου και του μυστηρίου της σκοτεινής ύλης και φυσικά την ανισορροπία μεταξύ ύλης και αντιύλης. Αυτές οι μετρήσεις υψηλής ακριβείας θέτουν νέους σημαντικούς περιορισμούς και θα μας βοηθήσουν να καθορίσουμε την κατεύθυνση της μελλοντικής έρευνας», δήλωσε ο Christian Smorra, μέλος της ερευνητικής ομάδας.

Παραπομπές

Η μελέτη – High-precision comparison of the antiproton-to-proton charge-to-mass ratio

ΑΝΔΡΕΑΣ ΓΡΗΓΟΡΙΟΥ

Παιδί της επιστήμης και της τεχνολογίας, παρέα με ένα γάτο κοιτάζει το σύμπαν και θέτει ερωτήσεις

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *