sama er háð þyngdarafl. Almenn afstæðiskenning Einsteins hafði spáð því að andefni ætti líka að falla til jarðar á sama hátt. Hins vegar voru engar beinar tilraunagögn hingað til sem sýndu það. ALPHA tilraun á CERN er fyrsta beina tilraunin sem hefur fylgst með áhrifum þyngdarafl um hreyfingu andefnis. Niðurstöðurnar útilokuðu fráhrindandi „andþyngdarafl“ og héldu því fram þyngdarafl áhrif máli og andefni á svipaðan hátt. Það kom fram að andvetnisatóm (positron bylgja andróteind) féll til jarðar á sama hátt og vetnisatóm.
Andefni er samsett úr andögnum (pósitrónur, andróteindir og andneutrónur eru mótagnir rafeinda, róteinda og nifteinda). sama og andefni tortíma hvort öðru algjörlega þegar þau komast í snertingu og skilja eftir sig orku.
sama og andefni var búið til í jöfnu magni í upphafi alheimurinn eftir Big Bang. Hins vegar finnum við ekki andefni núna í náttúrunni (ósamhverfa efnis og andefnis). Málið ræður ríkjum. Þess vegna er skilningur á eiginleikum og hegðun andefnis ófullnægjandi. Með tilliti til áhrifa þyngdaraflsins á hreyfingu andefnis, hafði almenn afstæðiskenning spáð því að andefni ætti einnig að hafa áhrif á svipaðan hátt, en það var engin bein tilraunaathugun sem staðfesti það. Sumir höfðu jafnvel haldið því fram að ólíkt efni (sem er háð þyngdarkrafti), andefni gæti verið háð fráhrindandi „andþyngdarafl“ sem hefur verið útilokað með nýlega birtum niðurstöðum ALPHA tilraunar CERN.
Fyrsta skrefið var að búa til andatóm á rannsóknarstofunni og stjórna þeim til að forðast að þau lendi í efni og tortímast. Það kann að hljóma auðvelt en það tók yfir þrjá áratugi að gera það. Rannsakendur núlluðu á andvetnisatómum sem tilvalið kerfi til að rannsaka þyngdarvirkni andefnis vegna þess að andvetnisatóm eru rafmagnshlutlausar og stöðugar agnir andefnis. Rannsóknarteymið tók neikvætt hlaðnar andróteindir sem framleiddar voru á rannsóknarstofunni og bundu þær við jákvætt hlaðnar positrons úr natríum-22 uppsprettu til að búa til andvetnisatóm sem síðan voru bundin í segulgildru til að koma í veg fyrir tortímingu með efnisatómum. Slökkt var á segulgildrunni til að leyfa andvetnisatómum að sleppa út á stýrðan hátt í lóðréttu búnaði ALPHA-g og lóðréttar stöður þar sem andvetnisatómin tortímast með efni voru mældar. Vísindamennirnir föstuðu hópa með um 100 andvetnisatómum. Þeir slepptu hægt og rólega andatómum eins hóps á 20 sekúndna tímabili með því að draga úr straumi í efstu og neðri segulunum. Þeir komust að því að hlutfall and-atóma sem voru fyrir ofan og neðst samsvaraði niðurstöðunum fyrir atóm úr hermum. Einnig kom í ljós að hröðun andvetnisatóms var í samræmi við vel þekkta hröðun vegna þyngdarafl milli efnis og jarðar sem bendir til þess að andefni sé háð sama aðdráttarafl og efni og ekki neinum fráhrindandi „andþyngdarafl“.
Þessi niðurstaða er áfangi í rannsókn á þyngdarafkomu andefnis.
***
Heimildir:
- CERN 2023. Fréttir – ALPHA tilraun hjá CERN fylgist með áhrifum þyngdaraflsins á andefni. Sent 27. september 2023. Fæst á https://www.home.cern/news/news/physics/alpha-experiment-cern-observes-influence-gravity-antimatter Skoðað 27. september 2023.
- Anderson, EK, Baker, CJ, Bertsche, W. o.fl. Athugun á áhrifum þyngdaraflsins á hreyfingu andefnis. Náttúra 621, 716–722 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06527-1
***
