Ετοιμάζουν παραγωγή αντι-ατόμων

Από τo BBC 10-Αυγούστου-2000

Ο επιβραδυντής αντι-πρωτονίων (AD2) θα καθυστερεί αντισωματίδια για να μπορέσουν έτσι να φτιάξουν αντι-άτομα.

Γενεύη - Επιστήμονες στο μεγαλύτερο Ευρωπαϊκό εργαστήριο υψηλής ενέργειας CERN έφτιαξαν ένα "παραγωγό αντιϋλης" για να μελετήσουν γιατι ό κόσμος είναι φτιαγμένος από ύλη και όχι από αντιϋλη, την καθρεπτική του εικόνα.

Το πείραμα αυτό, θα βοηθήσει να παραχθούν αντι-άτομα, με αντιπρωτόνια και ποζιτρόνια που επειδή έχουν πολύ μεγάλες ταχύτητες θα επιβραδυνθούν κατάλληλα έτσι ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν για πειράματα.
Ελπίζεται έτσι ότι τα αποτελέσματα θα εξηγήσουν γιατί ο κόσμος δεν είναι φτιαγμένος από αντι-ύλη αλλά από ύλη. Η αντιύλη ως γνωστόν παράγεται σε επιταχυντές ή συναντάται στις συγκρούσεις της κοσμικής ακτινοβολίας και μετατρέπεται αμέσως μετά την παραγωγή της, σε φωτόνια υψηλής ενέργειας μόλις έλθει σε επαφή με την ύλη. Είναι δε γνωστό ότι οι επιστήμονες κοσμολόγοι υποστηρίζουν ότι αμέσως μετά το  Big Bang δημιουργήθηκε αντι-ύλη σε ίσες ποσότητες με την ύλη. Για κάποιο λόγο όμως η αντι-ύλη εξαφανίστηκε όχι όμως και η ύλη, ενώ έπρεπε κατά την επαφή τους εξαφανιστούν και τα δύο και να μετατραπούν σε ακτινοβολία στην αρχή της γέννησης του Σύμπαντος.

Παραγωγή αντιυδρογόνων

Για την παραγωγή αντιυδρογόνων απαιτούνται αντιπρωτόνια  που κατέχουν την θέση των πρωτονίων στον πυρήνα, καθώς και ποζιτρόνια που περιστρέφονται γύρω από τα   αντιπρωτόνια, σαν τα ηλεκτρόνια.

Αντίθετα από τα περισσότερα πειράματα στο CERN, ο επιβραδυντής αντιύλης (AD) σχεδιάστηκε για να επιβραδύνει τα σωματίδια κι όχι να τα επιταχύνει. Τα αντιπρωτόνια δημιουργούνται όταν υψηλής ενέργειας από το εργαστήριο Σύγχροτρον Πρωτονίου κτυπούν ένα στόχο ιριδίου. Τα αντιπρωτόνια αναρροφούνται και κατευθύνονται προς τον AD, ένα κυκλικό δακτύλιο 188m, όπου αυτά εστιάζονται προς μία δέσμη και έτσι καθυστερούνται.

Η διαδικασία επιβράδυνσης προξενείται με μεταφορά της κινητικής ενέργειας στην δέσμη για να μειωθεί η ταχύτητα, κι έτσι η δέσμη   πρέπει να σταθεροποιηθεί με ποικίλες στοχαστικές και ψύξης ηλεκτρονίων τεχνικές. Η ορμή της δέσμης μειώνεται από 3.57 GeV/c περίπου σε 100 MeV/c, που είναι αρκετά χαμηλή για λεπτομερή πειράματα αντιύλης, σε αρκετά στάδια. Η διαδικασία επιβράδυνσης κρατάει περίπου ένα λεπτό κι έχει μια απόδοση του 25%.

Σε δύο από τα πειράματα στον επιβραδυντή, το ATRAP και το ATHENA, θα μελετήσουν αντι-υδρογόνα, ένώ στο πείραμα ASACUSA θα εξετάσουν την παραγωγή   'atomcules', που δημιουργείται όταν ένα ηλεκτρόνιο στο άτομο του ηλίου αντικαθίσταται με ένα αντιπρωτόνιο.

Τα αντιυδρογόνα έχουν παραχθεί αρχικά στο CERN τον Ιανουάριο του 1995, με υψηλής ενέργειας αντιπρωτόνια από τον Walter Oelert, αλλά τα αντιάτομα δεν ζουν αρκετό χρόνο για να μελετηθούν σε πειράματα. Μια πηγή χαμηλής ενέργειας αντιυδρογόνων, θα ξεκινήσει ένα αριθμό ερευνητικών δυνατοτήτων. "Για πρώτη φορά θα είμαστε ικανοί να απομονώσουμε και να παγιδεύσουμε αντιυδρογόνα με ένα τρόπο που θα προσφέρει ακριβείς αναλύσεις," είπε ο εκπρόσωπος του CERN  Neil Calder.

Το πείραμα ATRAP σχεδιάστηκε να παράγει 'ψυχρά' άτομα αντιυδρογόνου συνδυάζοντας τα αντιπρωτόνια με ποζιτρόνια σε μιά απλή παγίδα Penning. Το project ATHENA θα προσπαθήσει μια λεπτή διαφορετική προσέγγιση, πυροδοτώντας τα αντιπρωτόνια μέσα από ένα νέφος ποζιτρονίων με την ελπίδα πως κάποια από αυτά θα παραμείνουν ενωμένα. Ο μέγιστος σκοπός των δύο πειραμάτων είναι να  εκτελέσουν μια λεπτομερή σύγκριση των ατομικών δομών του υδρογόνου και του αντιυδρογόνου. Οι όποιες διαφορές θα βοηθήσουν να εξηγήσουμε γιατί το σύμπαν μας κυριαρχείται από την ύλη.

Ψάχνοντας για την διαφορά

Με τα πειράματα αυτά θα προσπαθήσουν οι επιστήμονες να εξετάσουν το είδος της ασυμμετρίας ανάμεσα στην ύλη και αντιύλη. Δείτε και το σχετικό άρθρο Ανακαλύφθηκε η αιτία που όλα φτιάχθηκαν από ύλη κι όχι αντι-ύλη

Ο ειδικός επιστήμονας για ένα από τα τρία πειράματα αντι-ύλης στο Cern, Rolf Landua, δήλωσε: "Εμείς ψάχνουμε πως θα ήταν το Σύμπαν αν φτιαχνόταν από αντι-ύλη, θα ήταν διαφορετικό από το σημερινό αν φτανόταν από αντι-άτομα;" Κάθε λεπτή διαφορά μεταξύ τους θα εξηγήσει την εξαφάνιση της ύλης.

Η συσκευή παραγωγής της αντιύλης κοστίζει $11.5 εκατομμύρια και αποτελείται από έναν κυκλικό θάλαμο που περιέχει ένα δακτύλιο με μαγνήτες υπεραγώγιμους υψηλής τεχνολογιάς.
Θα επιβραδύνονται έτσι αντι-πρωτόνια (πρωτόνια με αρνητικά φορτία), που από το CERN περιγράφεται σαν  "leisurely pace" σε ταχύτητες του ενός δεκάτου της ταχύτητας του φωτός.
Μετά την παγίδευση των αντι-πρωτονίων οι επιστήμονες θα αναμίξουν αυτά με ποζιτρόνια (θετικά ηλεκτρόνια) και έτσι θα παραχθούν αντι-υδρογόνα.
Στο Cern είχαν καταφέρει το 1996 να δημιουργήσουν εννέα αντι-άτομα (αντι-υδρογόνα) με αυτό τον τρόπο, αλλά εξαφανίστηκαν σχεδόν αμέσως. Μεχρι το τέλος του 2000, ελπίζουν να έχουν δημιουργήσει αρκετά "αργά" αντι-υδρογόνα και τα αποτελέσματα θα αναλυθούν έως το τέλος του 2002.

Δύο άλλα projects για την αντι-ύλη στο Stanford της California, και στο Ιαπωνικό Εθνικό Εργαστήριο παρουσίασαν τα αποτελέσματα τους την τελευταία εβδομάδα. Με αυτά τα projects δεν θα δημιουργήσουν αντι-άτομα αλλά θα συγκρίνουν την επιβράδυνση των αντισωματιδίων με την επιβράδυνση των κανονικών σωματιδίων.


Δείτε και το σχετικό άρθρο

Ενδιαφέρουσες ιστοσελίδες
Stanford Η σελίδα του Πανεπιστημίου Stanford
CERN   Η σελίδα του εργαστηρίου αντι-ύλης
AD  Η σελίδα για τον επιβραδυντή αντιύλης (Antimatter Decelerator
Αντι-σωματίδια Interactive σελίδα για τα στοιχειώδη αντι-σωμάτια (CERN)
Home