sama is subject to gravitational attraction. Einstein’s general relativity had predicted that antimatter also should fall to Earth in the same way. However, there was no direct experimental evidence so far to show that. ALPHA experiment at CERN is the first direct experiment to have observed the effect of þyngdarafl on the motion of antimatter. The findings ruled out repulsive ‘antigravity’ and held that þyngdarafl áhrif máli and antimatter in a similar way. It was observed that atoms of antihydrogen (a positron bylgja an antiproton) fell to Earth in the same way as atoms of hydrogen.
Antimatter is composed of antiparticles (positrons, antiprotons and antineutrons are antiparticles of electrons, protons and neutrons). sama and antimatter annihilate each other completely when they come in contact leaving behind energy.
sama and antimatter were created in equal amounts in the early alheimurinn by Big Bang. However, we do not find antimatter now in the nature (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
***
