Antimaddenin düştüğü yön 17.11.2018

Bir okuldaki fizik dersinden, bir çekicin ve en hafif tüyün boşluğa bırakıldığında aynı anda yüzeye düşeceğini biliyoruz. Bu, Apollo 15 misyonundaki Amerikalı astronotlar tarafından açıkça gösterildi ve şimdi Avrupa nükleer araştırma organizasyonu CERN'deki bilim adamları, bu basit deneye egzotik bir unsur eklemeyi planlıyorlar; antimadde parçacıklarını bir vakum odasına "atacaklar" ve gözlemleyecekler. Yerçekimi kuvvetlerinin onlar üzerindeki etkisi. Ve anti-doğası nedeniyle antimaddenin “yukarı doğru düşmesi” oldukça olasıdır.

Dünyamızda, her temel parçacığın, zıt elektrik yükü hariç, her bakımdan kendisine karşılık gelen bir çifti vardır. Sıradan bir parçacık ile bir antiparçacık uzayda çarpıştığında birbirlerini yok ederler ve saf enerjiye dönüşürler. Doğal olarak antimaddenin bu özelliği elde edilmesini, saklanmasını ve çalışılmasını zorlaştırıyor. 2010 yılında CERN bilim insanları, antimaddeyi manyetik olarak yakalamayı ve incelemeyi başardılar, ancak antimaddenin depolama süresi saniyenin sadece bir kısmıydı. Ancak hemen ertesi yıl antimaddeyi tuzakta tutma süresi 16 dakikaya çıkarıldı.

Mevcut fiziksel teoriler, yerçekimi kuvvetlerinin antimadde üzerinde normal madde üzerinde olduğu gibi etki etmesi gerektiğini öngörüyor. Ancak bu varsayımın pratikte test edilmesi gerekiyor, çünkü teorinin pratikten küçük sapmaları bile parçacık fiziğinin mevcut Standart Modelinde büyük değişikliklere neden olabilir. Bu tür "test" deneylerinin bir parçası olarak, birkaç yıl önce bir grup CERN bilim insanı antihidrojenin optik spektrumunu inceledi ve bu spektrumun normal hidrojenin spektrumuyla tamamen aynı olduğunu buldu.

Bir diğer temel soru ise antimaddenin yerçekimi kuvvetlerine nasıl tepki verdiğidir. Teoriye göre antimadde parçacıkları, sıradan madde parçacıklarıyla aynı şekilde yerçekimsel alana düşmelidir. Ancak antimadde parçacıklarının ters yönde düşme ihtimali milyonda birdir. Ve bu ancak antimaddeyi kendisini tutan elektromanyetik tuzağın "kucaklamalarından" kurtararak anlaşılabilir.

Antimadde ve yerçekimi sorunu, antimadde parçacıkları alındıktan hemen sonra onları tutan manyetik tuzakların kapatılacağı iki deneyde incelenecek. Ve hassas sensörler enerji patlamalarını ve bunların tam konumlarını kaydedecek. Bilim insanları, elde edilen verileri kullanarak antimadde parçacıklarının yörüngesini hesaplayacak ve yerçekimi kuvvetlerinin onlar üzerindeki etkisinin büyüklüğünü ölçecek.

İki deney arasındaki temel fark, antimaddeyi üretme ve onu serbest düşüşe atmaya hazırlama yöntemidir. Deneylerden ilki olan ALPHA-g, bilim adamlarının antimaddeyi yaratmasına ve yakalamasına olanak tanıyan ALPHA deneyindeki mevcut ekipmanı temel alıyor. Antiprotonlar, Antiproton Yavaşlatıcı (AD) kullanılarak üretilir ve nötr antihidrojen atomları oluşturmak için pozitronlarla birleştirilir. Diğer kuvvetlerin onun üzerindeki etkisinden kaçınmayı ve yerçekimi kuvvetlerinin etkisini doğru bir şekilde ölçmeyi mümkün kılan, antihidrojen atomlarının nötr doğasıdır.

İkinci deney olan GBAR, ELENA moderatöründen antiprotonları alıyor ve bunları küçük bir doğrusal hızlandırıcı tarafından üretilen pozitronlarla birleştiriyor. Antiprotonlar (antihidrojen iyonları) 10 mikrokelvine kadar soğutulur ve lazer ışığı kullanılarak nötr atomlara dönüştürülür. Ortaya çıkan antiatomlar, daha fazla incelenecekleri hazırlanmış bir tuzağa düşer.

Ne yazık ki bu deneylerin tamamlanması çok uzun zaman alıyor. Daha da kötüsü, birkaç hafta içinde CERN'in hızlandırıcıları iki yıllığına tekrar kapatılacak ve bu süre zarfında mevcut Büyük Hadron Çarpıştırıcısını yeni nesil tesise, Yüksek Parlaklıklı Büyük Hadron Çarpıştırıcısına dönüştürecek büyük bir modernizasyona tabi tutulacaklar. Parlaklık Büyük Hadron Çarpıştırıcısı, HL-LHC). Ancak GBAR ve ALPHA-g deneylerini yürüten bilim insanları, kalan sürenin araştırmanın deneysel kısmını yürütmeleri için yeterli olmasını ve toplanan verilerin bir süre sonra işlenmesinin mümkün olacağını öngörüyor.