up_icon
Science

Ερευνητές του CERN κατάφεραν να «παγώσουν» την αντιύλη

02 Απριλίου 2021 Christos Elpidis

Ερευνητές του CERN κατάφεραν να «παγώσουν» την αντιύλη

Ο όρος αντιύλη χρησιμοποιείται από τους επιστήμονες εδώ και δεκαετίες σε διάφορες θεωρίες και μοντέλα για να κατανοήσουν τον κόσμο μας, αλλά στην πραγματικότητα γνωρίζουμε ελάχιστα για τη μορφή της. Θεωρητικά πρόκειται για τη μορφή της ύλης που αποτελείται από τα αντισωματίδια των σωματιδίων που συγκροτούν την…κανονική ύλη. Για παράδειγμα, ένα άτομο αντί-υδρογόνου αποτελείται από ένα αντιπρωτόνιο (αρνητικό φορτίο) που γύρω του περιστρέφεται ένα ποζιτρόνιο (θετικό φορτίο), ενώ ένα άτομο υδρογόνου αποτελείται από ένα πρωτόνιο (θετικό φορτίο) και γύρω του περιστρέφεται ένα ηλεκτρόνιο (αρνητικό φορτίο).

Από τα τέλη του περασμένου αιώνα, οι ερευνητές έχουν καταφέρει να δημιουργήσουν έναν πολύ περιορισμένο αριθμό ατόμων αντιυδρογόνου στο εργαστήριο, τα οποία έχουν πολύ σύντομη διάρκεια ζωής και δεν μπορούν να διατηρηθούν. Ερευνητές του CERN, ωστόσο, δημοσίευσαν πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό Nature τα αποτελέσματα μιας τεχνικής για το “πάγωμα” αυτών των αντισωματιδίων σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες Kelvin, κάτι που θα τους βοηθήσει να τα μελετήσουν με πολύ μεγαλύτερη ευκολία.

Οι ερευνητές κατάφεραν να “παγώσουν” τα αντισωματίδια επιβραδύνοντας τα με τη βοήθεια laser. Μια δέσμη laser αποτελείται από υποατομικά σωματίδια που ονομάζονται φωτόνια και είναι μικρά πακέτα ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας χωρίς μάζα. Επομένως, όταν πέφτουν επάνω σε ένα άτομο, το τελευταίο τα απορροφά, κερδίζει ένα μέρος της ενέργειας τους και τα επανεκπέμπει, αλλά σε αυτήν την διαδικασία πρόσκρουσης του φωτονίου το άτομο “φρενάρει” κατά ένα πολύ μικρό ποσοστό. Για να έχει πραγματικό νόημα ο “βομβαρδισμός” με φωτόνια, θα πρέπει τα τελευταία να βρίσκονται στο σωστό μήκος κύματος που θα επιτρέψει την αλληλεπίδραση τους με τα αντισωματίδια του ατόμου.

Στην περίπτωση των ατόμων αντί-υδρογόνου ισχύει ότι κινούνται στον χώρο άτακτα σαν ένα νέφος αερίου. Αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχει ένα μόνο σωστό μήκος κύματος που θα καταφέρει να τα επιβραδύνει, διότι κάποια από αυτά κινούνται προς τη δέσμη του laser και κάποια απομακρύνονται. Παρόλα αυτά, είναι εφικτό να επιβραδυνθούν όλα με συνεχόμενους βομβαρδισμούς από το laser και τη βοήθεια του φαινομένου Doppler.

Το πρόβλημα για τους ερευνητές του CERN είναι ότι το υδρογόνο είναι ένα πολύ ελαφρύ στοιχείο και τα φωτόνια που χρειάζονται για να συμβεί η επιβράδυνση με το laser θα πρέπει να βρίσκονται στο φάσμα του υπεριώδους (πολύ μικρό μήκος κύματος, υψηλή ενέργεια, αόρατη στο μάτι). Τέτοιου είδους lasers δεν είναι καθόλου εύκολο να κατασκευαστούν, διότι απαιτείται εξαιρετικά υψηλή ακρίβεια στον έλεγχο της συχνότητας για να πετύχουν το φαινόμενο Doppler που θα επιβραδύνει όλα τα αντισωματίδια, αλλά και να στέλνει πακέτα φωτονίων αρκετής ενέργειας για να επιτυγχάνεται η ψύξη των ατόμων αντί-υδρογόνου σε ένα εύλογο χρονικό διάστημα.

Φαινόταν απίθανο, αλλά η ομάδα των ερευνητών κατάφερε να κατασκευάσει μια τέτοια διάταξη και επίσης κατάφερε να ψύξει τα άτομα αντί-υδρογόνου έτσι ώστε να κινούνται με ταχύτητα “μόλις” 10 μέτρα το δευτερόλεπτο (10ms) ενώ φυσιολογικά κινούνται με 100 m/sec. Αν αναρωτιέστε γιατί όλος αυτός ο κόπος, οι ερευνητές θεωρούν πως η τεχνική αυτή θα ανοίξει νέους ορίζοντες για τη μελέτη της αντιύλης και ειδικότερα για να αποδείξουν (ή όχι) αν αποτελεί “καθρέπτη” για τη συμβατική ύλη του κόσμου μας.

Πρώτος στόχος θα είναι η μελέτη της βαρύτητας, αν δηλαδή ένα άτομο αντιύλης συμπεριφέρεται αντίστοιχα με ένα άτομο ύλης όταν το “αφήσεις να πέσει κάτω”. Η γενική θεωρία της Σχετικότητας λέει ότι η βαρυτική αλληλεπίδραση θα πρέπει να είναι η ίδια, ανεξάρτητα αν πρόκειται για ύλη ή αντιύλη. Αλλά μέχρι σήμερα κανείς δεν μπορεί να είναι σίγουρος ότι ισχύει κάτι τέτοιο. Ένα τέτοιο πείραμα είναι εξαιρετικά δύσκολο να πραγματοποιηθεί, διότι η ύλη σε θερμή και αέρια κατάσταση δεν πέφτει ακριβώς προς τα κάτω, αλλά κυρίως “χοροπηδά” στα τοιχώματα του θαλάμου. Ψύχοντας τα άτομα αντιύλης θα αρχίσουν να συμπεριφέρονται σαν ρευστά, επομένως, θα είναι πιο εύκολο να παρατηρήσουν την επίδραση της βαρύτητας επάνω τους.

Επιπλέον, με την ψύξη θα μπορέσουν να μελετήσουν το φάσμα των ατόμων αντι-υδρογόνου και να το συγκρίνουν με αυτό των ατόμων υδρογόνου. Θεωρητικά θα πρέπει να είναι ακριβώς το ίδιο, διαφορετικά θα παραβιάζεται το Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model). Όπως και να ΄χει, η τεχνική ψύξης της αντιύλης ανοίγει για πρώτη φορά νέους δρόμους για την πειραματική μελέτη κλασικών θεωριών που κυκλοφορούν εδώ και πολλές δεκαετίες. Τα πρώτα πειράματα βαρύτητας για την αντιύλη αναμένεται ότι θα ξεκινήσουν τον Αύγουστο.

*Ακολουθήστε το Techgear.gr στο Google News για να ενημερώνεστε άμεσα για όλα τα νέα άρθρα! Όσοι χρησιμοποιείτε υπηρεσία RSS (π.χ. Feedly), μπορείτε να προσθέσετε το techgear.gr στη λίστα σας με αντιγραφή και επικόλληση της διεύθυνσης https://www.techgear.gr/feed στο αντίστοιχο πεδίο της υπηρεσίας σας. Αν προτιμάτε το Twitter, θα μας βρείτε στο προφίλ @techgeargr.

[via]

Christos Elpidis

Το ταξίδι ξεκίνησε από έναν Atari ST 520 στα '80s για μια μακρά περίοδο καψίματος στο gaming με το Kick Off 2 (αν είχε eSports τότε θα ήμουν εκατομμυριούχος...) και τα κλασικά adventures. Μετά ήρθαν τα PCs, το Internet, τα MP3s, τα Mac, τα κινητά, τα smartphones και όλα τα μαραφέτια που ορίζουν την καθημερινότητα μας σήμερα.

Για όλα αυτά τα λέμε τα τελευταία 10+ χρόνια μέσα από το Techgear.gr! Θα με βρείτε σε Twitter, Instagram και φυσικά στη Darkpony Digital!

ΣΧΟΛΙΑΣΤΕ
ΣΧΟΛΙΑ
read more

Παράλυτος περπατά ξανά χάριν σε εμφυτεύματα στον εγκέφαλο και τη σπονδυλική στήλη

26 Μαΐου 2023 Christos Elpidis

Μόλις πριν από μερικές ώρες έγινε γνωστό ότι η FDA άναψε το πράσινο φως για να ξεκινήσουν οι κλινικές δοκιμές των νευρωνικών εμφυτευμάτων της Neuralink σε ανθρώπους και σχεδόν ταυτόχρονα κάνει τον γύρο του ...

Neuralink: Έλαβε τελικά έγκριση για δοκιμή των νευρωνικών εμφυτευμάτων σε ανθρώπους!

26 Μαΐου 2023 Christos Elpidis

Στις αρχές του περασμένου Δεκέμβρη, ο Elon Musk είχε ισχυριστεί πως μέσα στο επόμενο εξάμηνο η Neuralink θα λάμβανε άδεια δοκιμής των νευρωνικών εμφυτευμάτων της στους εγκεφάλους ανθρώπων, όμως στις αρχές ...

Ερευνητές δημιούργησαν «ηλεκτρονικό δέρμα» που μιμείται την αίσθηση της αφής

24 Μαΐου 2023 Christos Elpidis

Οι ερευνητές του Bao Research Group του Stanford University δημιούργησαν ένα νέο ηλεκτρονικό δέρμα που μπορεί να μιμηθεί την αίσθηση της αφής. Το «ηλεκτρονικό δέρμα» παρουσιάζει ενδιαφέρον, καθώς εκτός από ...

Perseverance: Νέο video από τον κρατήρα Belva του πλανήτη Άρη

22 Μαΐου 2023 Christos Elpidis

Ακόμη ένα πολύ ενδιαφέρον video από τις περιπέτειες του Perseverance rover στον κρατήρα Belva του πλανήτη Άρη δημοσίευσε η NASA, το οποίο μας δίνει μια εντυπωσιακή ματιά από τη θέα χάριν στη συνένωση 152 ...

Νέα μελέτη υποδεικνύει την ύπαρξη νερού στους δορυφόρους του Ουρανού

17 Μαΐου 2023 Christos Elpidis

Οι επιστήμονες της NASA βρίσκονται ένα βήμα πιο κοντά στην απάντηση ενός από τα πολλά ερωτήματα που περιβάλλουν τον πλανήτη Ουρανό και τα 27 φεγγάρια του. Σύμφωνα με μια νέα μελέτη, τα δεδομένα που κατέγραψε το...

Δείτε την απίστευτη πρώτη λήψη της Γης από τον νέο μετεωρολογικό δορυφόρο του ESA

06 Μαΐου 2023 Christos Elpidis

Τον περασμένο Δεκέμβριο, ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) έθεσε σε τροχιά έναν νέο μετεωρολογικό δορυφόρο με τη βοήθεια του πυραύλου Ariane 5 και τώρα δημοσιεύει την πρώτη εξαιρετικά καθαρή και συνάμα ...

Roman Space Telescope: Θα «γυρίζει τον χρόνο πίσω» σε μεγαλύτερες περιοχές του Διαστήματος

07 Μαρτίου 2023 Christos Elpidis

Οι ανησυχίες της NASA και των υπόλοιπων διαστημικών υπηρεσιών σχετικά με την εις βάθος παρατήρηση του Διαστήματος και των ουράνιων σωμάτων δεν θα περιοριστούν μόνο στο πανίσχυρο James Webb Space Telescope. Η ...

Neuralink: Άκυρο από την FDA για την έναρξη κλινικών δοκιμών σε ανθρώπους

03 Μαρτίου 2023 Christos Elpidis

Στις αρχές του 2022, η Neuralink κατέθεσε αίτηση προς την Επιτροπή Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ (FDA) για να λάβει την έγκριση προκειμένου να ξεκινήσει τις κλινικές δόκιμες του εμφυτεύματος της σε ανθρώπους, ...

Ryugu: Ο αστεροειδής δίνει σημαντικά στοιχεία για την προέλευση της ζωής στην Γη

01 Μαρτίου 2023 Christos Elpidis

Η σπουδαία αποστολή Hayabusa2 της JAXA με τον βομβαρδισμό και την περισυλλογή δειγμάτων από τον αστεροειδή Ryugu αρχίζει να αποδίδει καρπούς, καθώς οι ερευνητές προχωρούν σε μεγαλύτερο βάθος τις αναλύσεις τους....

Πρωτεΐνες: Μάθε πως μας δίνουν ζωή μέσα από ένα εκπληκτικό video

16 Φεβρουαρίου 2023 Christos Elpidis

Η ομάδα Kurzgesagt δημοσίευσε ένα ακόμη πολύ ενδιαφέρον και κατανοητό για όλους video για να εξηγήσει τον τρόπο λειτουργίας των πρωτεϊνών και τον σπουδαίο ρόλο που διαδραματίζουν στην δημιουργία της ζωής. Τα ...

Loader
please wait
techgear_icon