Prelom v produkcii antihmoty: Zrýchlenie v CERN-e otvára nové možnosti výskumu
Vedci v CERN-e vyvinuli prelomovú metódu na chladenie pozitrónov, čím dramaticky zvýšili produkciu atómov antivodíka, najjednoduchšej formy antimatórie.
Experiment ALPHA v CERN-e dosiahol významný pokrok vo výrobe atómov antivodíka. Nová technika chladenia umožnila osemnásobné zvýšenie produkcie, čo otvára dvere pre detailnejšie skúmanie antihmoty.
Tím experimentu ALPHA v CERN-e publikoval v časopise Nature Communications článok, ktorý opisuje novú techniku umožňujúcu vyprodukovať viac ako 15 000 atómov antivodíka za niekoľko hodín. Ide o významný posun vpred, keďže ešte pred desiatimi rokmi by takéto množstvo bolo považované za vedeckú fantastiku.
Kľúčom k úspechu je vylepšený proces chladenia pozitrónov. Na vytvorenie antivodíka (pozitrón obiehajúci okolo antiprotonu) musia vedci najprv oddelene vytvoriť a udržať oblaky antiprotonov a pozitrónov. Následne ich ochladia a spoja, aby sa mohli vytvoriť atómy antivodíka. Nová technika spočíva v pridaní oblaku laserom chladených iónov berýlia do Penningovej pasce, kde sú pozitróny zachytené pomocou elektromagnetických polí. Pozitróny strácajú energiu prostredníctvom procesu nazývaného sympatetické chladenie, čím sa ich teplota zníži na približne -266 °C. Toto výrazné ochladenie zvyšuje pravdepodobnosť vzniku atómov antivodíka po zmiešaní s antiprotonmi.
Vďaka tejto metóde sa podarilo nahromadiť viac ako 15 000 atómov antivodíka za menej ako sedem hodín. V minulosti trvalo experimentu 10 týždňov, kým získal 16 000 atómov antivodíka potrebných na meranie spektrálnej štruktúry antivodíka s nebývalou presnosťou. Počas experimentálnych behov v rokoch 2023-24 vyprodukoval experiment ALPHA viac ako 2 milióny atómov antivodíka.
Komentár redakcie: Zvýšenie produkcie antivodíka osemnásobne oproti predchádzajúcim metódam, ako uvádza samotný článok v Nature Communications, predstavuje významný krok vpred. S väčším množstvom dostupných atómov antivodíka môžu vedci detailnejšie skúmať jeho vlastnosti a správanie. Experiment ALPHA-g tak má potenciál priniesť nové poznatky o jednej z najväčších záhad modernej fyziky – prečo vo vesmíre prevláda hmota nad antihmotou. Ak by sa antihmota správala odlišne od hmoty pod vplyvom gravitácie, mohlo by to znamenať revolúciu v našom chápaní fyzikálnych zákonov.
Tento rok vedci využívajú toto doposiaľ nevídané množstvo antihmoty na štúdium vplyvu gravitácie na antihmotu v rámci experimentu ALPHA-g. Očakáva sa, že nová technika umožní presnejšie merania a hlbšie preskúmanie vlastností a správania sa atómovej antihmoty.
