Oamenii de știință au pregătit o nouă metodă pentru răcirea la extreme a antimateriei pentru ca aceasta să poată fi supusă mai ușor experimentelor științifice.
Noua tehnică i-ar putea ajuta pe cercetători să sondeze misterele antimateriei, incluzând raritatea sa în comparație cu materia din Univers. Fiecare particulă de materie are o particulă partener de antimaterie cu încărcare energetică opusă – spre exemplu opusul antimaterie al unui electron este un pozitron. Când materia și antimateria se întâlnesc, acestea se anihilează reciproc.
Noua tehnică se concentrează asupra atomilor de antihidrogen care conțin un pozitron și un antiproton (atomii de hidrogen obișnuiți conțin un electron și un proton). Primele experimente asupra atomilor de antihidrogen au fost realizate anul trecut.
”Scopul principal al experimentelor cu antihidrogen este compararea proprietăților sale cu cele ale hidrogenului”, a precizat într-o declaraţie fizicianul Francis Robicheaux de la Universitatea Auburn din Alabama. ”Antihidrogenul răcit va fi un pas important pentru obținerea rezultatelor”. Asta pentru că, de obicei, atomii de antihidrogen sunt fierbinți și energetici, ceea ce poate distorsiona măsurarea proprietăților lor.Robicheaux este coautor al unui studiu publicat pe 6 ianuarie (în Jurnalul Fizica B: Fizica Optică, Moleculară și Atomică), ce descrie noua metodă de răcire.
Noua tehnică se bazează pe utilizarea pulsurilor de laser de înaltă precizie pentru a ciocni atomii de antihidrogen, ciocnirea provocând o pierdere energetică și provocând răcirea lor. Procesul ar trebui să poată răci atomii de antihidrogen la temperaturi de 25 de ori mai scăzute decât înainte.
”Prin reducerea energiei antihidrogenului, vor fi posibile măsurători mai precise asupra tuturor parametrilor”, a spus Robicheaux. ”Metoda propusă de noi ar putea reduce energia medie a antihidrogenului captiv până la un factor ce depășește 10”.
Însă pentru a răci antimateria, cercetătorii trebuie ca mai întâi să o poată prinde în capcană. Acest lucru este dificil, deoarece particulele de antimaterie ar fi distruse dacă ar atinge pereți construiți din materie. De aceea, cercetătorii utilizează sisteme complicate de câmpuri magnetice ce conțin antimaterie.
Mai mult decât de a face antihidrogenul mai ușor de studiat, noua tehnică de răcire ar putea ajuta la reținerea acestuia în capcană un interval mai mare de timp. În 2011, cercetătorii de la laboratorul european de fizică CERN au reușit să mențină antimateria activă în ”capcană” timp de 16 minute, realizând un record.
”Indiferent care sunt procesele implciate, având o rată de mișcare mai mică și o capcană mult mai puternică, antihidrogenul ar trebui să aibă o rată de pierdere scăzută”, a spus Robicheaux.
Cercetătorii nu au încercat încă noua tactică privind atomii de antimaterie, dar au utilizat simulări computerizate, care au indicat că această metodă este posibilă. Calculele lor sugerează că particulele pot fi răcite către 20 millikelvin; în contrast, atomii de antihidrogen capturați până în prezent au temperaturi de până la 500 millikelvin.
”Nu este deloc ridicol să generezi cantitatea necesară de lumină laser la pe o lungime de undă specifică”, a spus Robicheaux. ”Însă chiar și după ce ai un asemenea generator de flux de lumină, va fi dificil să îl conectezi unui experiment cu antihidrogen captiv. Prin aceste calcule și simulări, noi am arătat că acest efort este unul care merită făcut.”
Sursa: Space.com
Traducere&adaptare: Ciprian Crișan
