Bir pozitron, aylarca mutlak sıfıra yakın bir sıcaklıkta tuzağa düşürüldü ve esir tutuldu; bu, antimadde kontrolünde ileriye doğru önemli bir adıma işaret ediyor.
Sorumlu ekip, parçacıklarının “tek pozitronlu kuantum siklotron” olarak tutulduğu durumu tanımlayarak, antimaddenin davranışını incelemek için benzeri görülmemiş bir fırsat sağlıyor.
Pozitronlar antimadde elektronların eşdeğeridir ve onların ayna görüntüleri olarak kabul edilebilir. Tüm antimadde parçacıklarında olduğu gibionların madde muadili ile karşılaşmak birbirlerini yok ederler ve her ikisinin de kütlesinin ışık hızının karesi ile çarpımına eşit bir enerji açığa çıkarırlar.
Rağmen pozitronlar Pek çok atom altı çarpışmada ve radyoaktif bozunma türlerinde açığa çıktıklarından, maddeyle temas ettikleri anda patladıkları gerçeği onları depolamayı ve incelemeyi özellikle zorlaştırıyor.
Bununla birlikte, Northwestern Üniversitesi’nden Profesör Gerald Gabrielse liderliğindeki bir ekip, sodyum-22 bozunması sırasında salınan bir pozitronu “evcilleştirmeyi” ve onu çalışma için süresiz olarak saklamayı başardı.
Gabrielse, “Antimadde popüler cazibesini bilim kurgudan alıyor” dedi. ifade. “Bir elektronu ve bir anti-elektronu (ya da pozitronu) alıp onları çarpıştırırsanız ikisi de yok olur. Biz bunu bilim kurgu yazarlarının hayal gücünü harekete geçiren bir kavram olan yok oluş olarak tanımlıyoruz.”
Ancak bu bilim kurgu birçok insana antimadde hakkında yanlış bir fikir vermiş olabilir.
Gabrielse, “Açıkçası tehlikeli değil” dedi. “Patlama yapmaya yetecek kadar antimaddemiz yok.” Yine de sahip olduğumuz nadir parçacıkları kaybetmemek için son derece dikkatli kullanılmalıdır.
Antimadde herhangi bir madde tarafından doğrudan tutulamayacağından, tuzağın yanlarına temas etmesini önlemek için, tuzaklama elektrik ve manyetik alanların bir kombinasyonunu içermelidir. Bu durumda manyetik alan 5,6 Tesla idi; bu da mıknatısların gücünün yarısından biraz fazlasıydı. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı.
Evrensel bir dengesizlik
Bazı insanlar antimaddeyi çok yoğun enerjiyi depolamanın bir yolu olarak görüyor ancak Gabrielse onu incelemek için daha derin bir nedene işaret ediyor.
“Evrenin en büyük gizemi, Büyük Patlama’nın eşit miktarda madde ve antimadde yaratması gerektiğidir” dedi. “Fakat eğer bu doğru olsaydı, yok olurdu ve elimizde hiçbir şey kalmazdı. Bu teoride açıkça yanlış olan bir şeyler var ve biz de bunu çözmeye çalışıyoruz.”
Pozitron yakalama bu gizemi çözmek açısından önemli çünkü yazarlara anti-parçacığın manyetik özelliklerini her zamankinden daha kesin bir şekilde ölçme şansı verdi.
Parçacık Fiziğinin Standart Modeli Pozitron ve elektronun eşleşen manyetik özelliklere sahip olduğunu savunur. Ancak herkes ikna olmadı, dolayısıyla ikisini karşılaştırmak Standart Modelin istikrarını test etmenin bir yoludur.
Şu ana kadar Standart Model, fizikçilerin yaptığı tüm testlerden sağ çıktı (sonuçların sonraki denemelerde tekrarlanmadığı bazı durumlar dışında), ancak maddenin antimaddeye kıyasla üstünlüğü fizikçileri araştırmaya devam etmeye itiyor.
Gabrielse, “Standart Modelin bir yerlerde yanlış olması veya en azından eksik olması gerektiğini biliyoruz” dedi. “Örneğin, evrenin neden var olduğunu tahmin edemiyor, dolayısıyla bu oldukça büyük bir boşluk. Teorinin nerede çöktüğünü bulmak için en temel ve basit sistemleri çok hassas bir şekilde inceliyoruz. Kesin bir cevap bulmayı umuyoruz.”
Antimadde nasıl yakalanır
Çalışma, Gabrielse ve ekibinin başarılı olduğu iki süreci birleştiriyor: Tek elektronların manyetik özelliklerini ölçmek ve antiprotonları yakalamak ve onları zar zor hareket edecek şekilde soğutmak.
Pozitronu yakalamak için ekip, pozitronu bir elektrona dokunmadan bağlamasını sağladı ve ardından bu süreçte elektronu kaybetmek için çifti gümüş elektrottaki küçük bir delikten yönlendirdi. Tuzağın içinde pozitron, sodyum atomunu terk ederken sahip olduğu enerjinin on milyarda birinden daha azına sahipti.
Gabrielse, “Onu o kadar soğutuyoruz ki kuantum temel durumuna geçiyor” dedi. “Aslında bu çok hızlı pozitronu orada oturup aylarca davranması için ikna ettik.”
Pozitronun çılgın erken nanosaniyelerine son veren yazarlar, enerjisinde küçük artışlar sağlamak için onu tam olarak doğru frekanslarda mikrodalgalarla bombaladılar ve tepki olarak geçirdiği kuantum geçişlerini izlediler.
Sonuçta amaç, pozitronun manyetizmasını, ekibin daha önce elektronları (on trilyonda bir) ölçtüğü kadar hassas bir şekilde ölçmek ve ardından sonuçları karşılaştırmaktır. Dikkat çekici bir şekilde, hassasiyetin son kez belirlenmesinden bu yana neredeyse 40 yıl geçti. karşılaştırma geliştirildi.
Gabrielse, “Mevcut teoriler iki ölçüm arasında hiçbir fark olmayacağını öne sürüyor” dedi. “Eğer eşit olmadıkları ortaya çıkarsa, bu, fizikte geçen yüzyıldaki en büyük keşif olacaktır.”
O halde doğruyu yapmak için baskı yok.
Bu arada, daha yumuşak kalpli ruhlar “pozitronu serbest bırakma” hareketini başlatabilir.
News
