Φως στα μυστήρια της αντιύλης

07/06/2011

αντιύλη

Μεγάλο επιστημονικό επίτευγμα για τους ερευνητές του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Πυρηνικών Ερευνών οι οποίοι, για πρώτη φορά, παγίδεψαν 309 άτομα αντι-υδρογόνου για χρονικό διάστημα ρεκόρ, ήτοι περίπου χίλια δευτερόλεπτα. 

Οι επιστήμονες είχαν ως τώρα ρίξει φευγαλέες ματιές στην αντιύλη, αυτή τη φορά όμως κατάφεραν να παγιδέψουν και να αποθηκεύσουν σε μια μαγνητική «παγίδα» αντι-άτομα υδρογόνου για 16 ολόκληρα λεπτά, χρονικό διάστημα ρεκόρ. Το επίτευγμα ανοίγει το δρόμο για να ριχτεί επιτέλους φως στα μυστήρια της αντιύλης.

Τα σωματίδια της ύλης και τα αντι-σωματίδια της αντιύλης είναι ταυτόσημα, εκτός από το γεγονός ότι έχουν αντίθετα ηλεκτρικά φορτία, γι’ αυτό αλληλοεξουδετερώνονται όποτε συγκρούονται, δημιουργώντας ακτινοβολία και ενέργεια. Αν π.χ. ένα κιλό ύλης «συναντηθεί» με ένα κιλό αντιύλης, τότε θα δημιουργηθεί μια τεράστια έκρηξη ισοδύναμης ισχύος 43 μεγατόνων ΤΝΤ, περίπου 3.000 φορές πιο ισχυρή από την ατομική βόμβα που κατέστρεψε την Χιροσίμα. Γι’ αυτό το λόγο, άλλωστε, στην επιστημονική φαντασία αφθονούν τα όπλα αντιύλης.

Τη στιγμή του αρχικού «Μπιγκ Μπανγκ» του σύμπαντος, πριν από περίπου 14 δισεκατομμύρια χρόνια, εκτιμάται ότι οι δύο μορφές της ύλης υπήρχαν σε οριακά ίσες ποσότητες. Αν αυτή η ισορροπία είχε διατηρηθεί, τότε το ορατό σύμπαν δεν θα είχε υπάρξει (ούτε εμείς). Για άγνωστους λόγους, η Φύση έγειρε ελαφρώς τη ζυγαριά υπέρ της συμβατικής ύλης (υπήρχαν δηλαδή πιθανώς εξαρχής ελάχιστα περισσότερα άτομα ύλης σε σχέση με τα άτομα αντιύλης), με αποτέλεσμα αφενός να γεννηθούν τα πάντα γύρω μας και αφετέρου το μισό σύμπαν να εξαφανιστεί στην πορεία και η αντιύλη να είναι πλέον σπάνια σήμερα. Αυτή η ασυμμετρία ύλης-αντιύλης και η αιτία της αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα αινίγματα της σύγχρονης Φυσικής.

Οι επιστήμονες, με επικεφαλής τον Τζέφρι Χανγκστ του πανεπιστημίου Άαρχους της Δανίας, χρησιμοποίησαν τον επιταχυντή υψηλής ενέργειας του CERN για να δημιουργήσουν τα άτομα αντι-υδρογόνου και στη συνέχεια τα έψυξαν σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Ο στόχος είναι πλέον να χρησιμοποιήσουν λέιζερ και φασματοσκοπία μικροκυμάτων για να συγκρίνουν τα παγωμένα και ακινητοποιημένα στην μαγνητική «παγίδα» αντι-άτομα με τα συμβατικά άτομα υδρογόνου. Κάθε αντι-άτομο υδρογόνου αποτελείται όχι από ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο, αλλά από ένα αντιπρωτόνιο και ένα ποζιτρόνιο (το αντίθετο του ηλεκτρονίου).

Η ίδια ερευνητική ομάδα είχε κατορθώσει πέρυσι το Νοέμβριο, για πρώτη πάλι φορά στον κόσμο, να παγιδέψει 38 άτομα αντι-υδρογόνου επί 172 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Τώρα πέτυχε να αυξήσει κατά 5.000 περίπου φορές το χρονικό διάστημα «παγίδευσης» των αντι-ατόμων, καθιστώντας εφικτή την πραγματοποίηση των πρώτων μετρήσεων και πειραμάτων πάνω στην αντιύλη. Είναι η πρώτη φορά ουσιαστικά που οποιοσδήποτε επιστήμων αποπειράται να ρίξει φως στη δομή της αντιύλης. Τα πρώτα αποτελέσματα αναμένονται έως το τέλος του 2011 ή το 2012.

Παράλληλα, συνεχίζουν τις έρευνές τους στην αντιύλη, επίσης στις εγκαταστάσεις του CERN, οι ανταγωνιστικές επιστημονικές ομάδες ATRAP με επικεφαλής τον φυσικό Τζέραλντ Γκαμπριέλσε του πανεπιστημίου Χάρβαρντ, και ASACUSA, με επικεφαλής τον φυσικό Ριούγκο Χαγιάνο του πανεπιστημίου του Τόκιο.

Η ύπαρξη της αντιύλης προτάθηκε για πρώτη φορά από τον διάσημο Βρετανό φυσικό Πολ Ντιράκ το 1930, στην προσπάθειά του να συμβιβάσει την κβαντομηχανική με τη θεωρία σχετικότητας και βαρύτητας του Αϊνστάιν.