Klausimas yra veikiamas gravitacinės traukos. Einšteino bendroji reliatyvumo teorija numatė, kad antimedžiaga taip pat turėtų kristi į Žemę. Tačiau iki šiol nebuvo jokių tiesioginių eksperimentinių įrodymų, patvirtinančių tai. ALPHA eksperimentas CERN yra pirmasis tiesioginis eksperimentas, kurio poveikis buvo pastebėtas sunkis apie antimedžiagos judėjimą. Išvados atmetė atstumiantį „antigravitaciją“ ir tai patvirtino sunkis įtaka klausimas ir antimedžiaga panašiai. Pastebėta, kad antivandenilio atomai (pozitronas orbitoje antiprotonas) nukrito į Žemę taip pat, kaip ir vandenilio atomai.
Antimedžiaga susideda iš antidalelių (pozitronai, antiprotonai ir antineutronai yra elektronų, protonų ir neutronų antidalelės). Klausimas ir antimedžiaga visiškai sunaikina viena kitą, kai jos liečiasi, palikdamos energiją.
Klausimas ir antimedžiagos pradžioje buvo sukurta vienodais kiekiais visata pagal Didįjį sprogimą. Tačiau dabar gamtoje antimaterijos nerandame (materijos-antimaterijos asimetrija). Dominuoja materija. Dėl to antimedžiagos savybių ir elgesio supratimas yra neišsamus. Kalbant apie gravitacijos poveikį antimedžiagos judėjimui, bendroji reliatyvumo teorija numatė, kad antimedžiaga taip pat turėtų būti paveikta panašiu būdu, tačiau nebuvo tiesioginių eksperimentinių stebėjimų, kurie tai patvirtintų. Kai kurie netgi tvirtino, kad skirtingai nei materija (kurią veikia gravitacinis traukimas), antimedžiaga gali būti veikiamas atstumiančios „antigravitacijos“, kurią atmetė neseniai paskelbtos CERN ALPHA eksperimento išvados.
Pirmasis žingsnis buvo laboratorijoje sukurti antiatomus ir juos kontroliuoti, kad jie nesusidurtų su medžiaga ir nesusinaikintų. Tai gali atrodyti lengva, bet tam prireikė daugiau nei trijų dešimtmečių. Mokslininkai nustatė, kad antivandenilio atomai yra ideali sistema tirti antimedžiagos gravitacinį elgesį, nes antivandenilio atomai yra elektriškai neutralios ir stabilios antimedžiagos dalelės. Tyrėjų komanda paėmė neigiamo krūvio antiprotonus, pagamintus laboratorijoje, ir surišo juos su teigiamai įkrautais pozitronais iš natrio-22 šaltinio, kad sukurtų antivandenilio atomus, kurie vėliau buvo uždaromi magnetiniuose spąstuose, kad būtų išvengta anihiliacijos medžiagos atomais. Magnetinė gaudyklė buvo išjungta, kad antivandenilio atomai galėtų kontroliuojamu būdu išeiti vertikaliame aparate ALPHA-g ir buvo išmatuotos vertikalios padėtys, kuriose antivandenilio atomai anihiliuojasi su medžiaga. Tyrėjai sulaikė apie 100 antivandenilio atomų grupes. Jie lėtai išlaisvino vienos grupės antiatomus per 20 sekundžių, sumažindami srovę viršutiniuose ir apatiniuose magnetuose. Jie nustatė, kad viršuje ir apačioje esančių antiatomų dalis atitiko atomų rezultatus iš modeliavimo. Taip pat buvo nustatyta, kad antivandenilio atomo pagreitis atitiko gerai žinomą pagreitį dėl sunkis tarp materijos ir Žemės, o tai rodo, kad antimedžiagai būdingas toks pat gravitacinis potraukis kaip materijai, o ne kokiai nors atstumiamai „antigravitacijai“.
Šis atradimas yra svarbus įvykis tiriant antimedžiagos gravitacinį elgesį.
***
Šaltiniai:
- CERN 2023. Naujienos – ALPHA eksperimentas CERN stebi gravitacijos įtaką antimedžiagai. Paskelbta 27 m. rugsėjo 2023 d https://www.home.cern/news/news/physics/alpha-experiment-cern-observes-influence-gravity-antimatter Žiūrėta 27 m. rugsėjo 2023 d.
- Anderson, EK, Baker, CJ, Bertsche, W. ir kt. Gravitacijos poveikio antimedžiagos judėjimui stebėjimas. Nature 621, 716–722 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06527-1
***
