algemeen. onderzoek. technologie

Antimaterie werd afgekoeld tot bijna het absolute nulpunt door een laserstraal

Terwijl jij en ik bezig zijn met onze dagelijkse zaken,wetenschappers van CERN koelen antimaterie af tot bijna het absolute nulpunt en staan ​​in feite op het punt nieuwe fysica te ontdekken. En aangezien er niets interessanter is in de wereld dan de geheimen van het universum, stel ik voor om dingen een tijdje uit te stellen en me te verdiepen in de verbazingwekkende wereld van de natuurkunde. Om te beginnen werd de antimaterietheorie voor het eerst voorgesteld door de Engelse theoretisch fysicus, een van de grondleggers van de kwantumtheorie Paul Dirac in 1928. Slechts vier jaar later werd zijn theorie bevestigd. Tegenwoordig weten we dat wetenschappers het etherische tegenovergestelde van materie antimaterie noemen. De deeltjes zijn identiek aan hun materiële tegenhangers, met uitzondering van hun fysieke eigenschappen - waar een elektron een negatieve lading heeft, heeft zijn antimateriële tweeling, een positron, een positieve. De reden dat we antimaterie niet zo vaak tegenkomen als normale materie, is omdat ze bij contact met elkaar vernietigen, waardoor het buitengewoon moeilijk wordt om antimaterie in het dagelijks leven op te slaan en te bestuderen.

Voor het eerst gebruikten natuurkundigen laserlicht (violet) om antimaterie af te koelen. De grijze lijnen tonen de beweging van het anti-waterstofatoom voordat het afkoelt; blauw na.

Materie en antimaterie

De theorie die de meeste beschrijftinteracties van alle elementaire deeltjes die de wetenschap kent, wordt het standaardmodel genoemd. Als het correct is, dan zouden alle fysische eigenschappen en chemische elementen van materie en antimateriedeeltjes (met uitzondering van lading) hetzelfde moeten zijn - kosmologen geloven dat in de eerste seconden na de oerknal materie en antimaterie in het heelal waren ongeveer gelijk. Dit is echter in tegenspraak met de realiteit en wetenschappers discussiëren al tientallen jaren over waarom er geen antimaterie is in het waarneembare heelal.

Veel wetenschappers geloven tegenwoordig dat het antwoord ishet is noodzakelijk om te zoeken naar de kleinste verschillen in het gedrag, de eigenschappen en de structuur van materiedeeltjes en antimaterie. Dergelijke verschillen kunnen bijvoorbeeld bestaan ​​in de massa protonen en antiprotonen, maar tot op heden is er geen bewijs voor deze theorie. De reden ligt met name in het ontbreken van een verscheidenheid aan hulpmiddelen voor complexe manipulaties met deeltjes antimaterie.

Zie ook: Ineenstorting van het standaardmodel - het wiebelen van een klein deeltje is in strijd met bekende natuurkundige wetten

Onlangs natuurkundigen van de Europese Organisatie voornucleair onderzoek (CERN) in Zwitserland in het kader van het ALPHA-2-project probeerde het probleem van antimaterie op te lossen met behulp van een speciale magnetische val voor positronen en antiprotonen, waardoor enkele anti-waterstofatomen worden gevormd.

Experimenteer ALPHA bij CERN.

Antihydrogen - het eenvoudigste stabiele atoom, dat bestaat uitalleen van deeltjes antimaterie, namelijk antiproton en antielectron (positron). In 1995 werden 11 anti-waterstofatomen geproduceerd door reacties in een deeltjesversneller bij CERN. Elk atoom bestond slechts enkele tientallen nanoseconden.

Opgemerkt moet worden dat wetenschappers met behulp van de zogenaamde magnetische val meer dan eens de massa van enkele antiprotonen en anti-waterstofatomen hebben verfijnd en ook hun interactie met de zwaartekracht hebben gemeten.

Hoe antimaterie te koelen?

Gewone deeltjes materie versnellen tot snelheid,dicht bij de snelheid van het licht, en ze vervolgens tegen elkaar sloegen, was een team van onderzoekers uit Canada in staat antideeltjes te maken. De wetenschappers manipuleerden en vertraagden vervolgens de versnellende antideeltjes met behulp van extreem sterke magnetische en elektrische velden. Uiteindelijk slaagden ze erin om de wolken van positronen en antiprotonen in een magnetisch veld te vangen voordat ze zich combineerden om anti-waterstof te vormen. Toen dit gebeurde, koelden natuurkundigen de anti-waterstofwolk af door deze met een laser op te blazen. Maar hoe kun je überhaupt iets koelen met een laser?

Let goed op lasers datgebruikt in ALPHA-2 om positronen, antiwaterstof en de eigenschappen van antiprotonen te meten, stelde wetenschappers in staat te speculeren dat ze konden worden gebruikt om de beweging van deeltjes aanzienlijk te "vertragen", waardoor antimaterie afkoelde.

Tijdens het onderzoek waarvan de resultatengepubliceerd in het tijdschrift Nature, hebben natuurkundigen een speciale werkfrequentie voor lasers gekozen, waarbij de stralen van lichtdeeltjes die door hen werden gegenereerd alleen actief een interactie aangingen met die anti-waterstofatomen die naar de detectoren van de versnellende faciliteit bewogen. Hierdoor konden wetenschappers snel een ijle wolk van atomen van materie en antimaterie verkrijgen, die heel langzaam bewogen en praktisch niet met elkaar in botsing kwamen.

Wil je altijd op de hoogte zijn van het laatste nieuws uit de wereld van wetenschap en populaire technologieën? Abonneer u op ons kanaal op Google Nieuws, zodat u niets interessants hoeft te missen!

De hoofdauteur van de studie, Makoto Fujiwara, staat voor het ALPHA-experimentele apparaat op CERN in Zwitserland.

Door op deze manier anti-waterstofatomen te bestralen, weten wetenschappersze werden uiteindelijk afgekoeld tot een twintigste van een graad boven het absolute nulpunt, waardoor antimaterie meer dan 3.000 keer kouder werd dan de koudste geregistreerde temperatuur op Antarctica. Natuurkundigen volgden ook anti-waterstofdeeltjes met fotonen (lichtdeeltjes). Zoals de auteurs van de studie aantonen, verhoogt de allereerste afkoeling van antimaterie de nauwkeurigheid van dergelijke metingen met minstens vier keer.

Dit is interessant: natuurkundigen hebben de structuur van het universum heroverwogen. Is donkere energie niet langer nodig?

Ondertussen is er nieuw onderzoek op dit gebiedzou wetenschappers moeten helpen enkele van de grootste geheimen van het universum te ontdekken, zoals hoe de zwaartekracht antimaterie beïnvloedt en of enkele van de fundamentele theoretische symmetrieën die door de fysica worden voorgesteld echt zijn. " kwantumsuperpositie zodat het een interferentiepatroon met zichzelf creëert ”, leggen de auteurs van de studie uit in een interview met WordsSideKick.com.

Dit komt doordat kwantumsuperpositie dit mogelijk maaktzeer kleine deeltjes, zoals anti-waterstof, verschijnen op meer dan één plaats tegelijk. Omdat kwantumdeeltjes zich zowel als een deeltje als een golf gedragen, kunnen ze met elkaar interfereren en een patroon van pieken en dalen creëren, net zoals golven van de zee door golfbrekers reizen. Kortom, er is nog veel werk te doen, maar de toekomst zal zeker grote veranderingen met zich meebrengen in ons begrip van het omringende universum.