Μια μικρή ποσότητα αντιύλης μεταφέρθηκε στο CERN. Αυτή ήταν η πρώτη φορά που μετακινείται οποιαδήποτε ποσότητα της πιο ακριβής, πτητικής και σπάνιας ουσίας στον κόσμο. Η ανακάλυψη αυτή ανοίγει την πόρτα σε νέες δυνατότητες για τη μελέτη του απροσδιόριστου υλικού.
Η αντιύλη είναι η κατοπτρική εικόνα της κανονικής ύλης, αναφέρει το CNN, έχει αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο και ανεστραμμένες υποατομικές ιδιότητες. Όταν η ύλη και η αντιύλη έρχονται σε επαφή, εξαϋλώνονται και εξαφανίζονται σε μια λάμψη ενέργειας. Ως αποτέλεσμα, η αντιύλη βρίσκεται στον πυρήνα ενός από τα μεγαλύτερα μυστήρια του σύμπαντος: το Big Bang, δηλαδή η Μεγάλη Έκρηξη, η οποία θα έπρεπε να δημιούργησε ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης, οδηγώντας είτε σε ένα σύμπαν χωρίς καθόλου ύλη λόγω ολικής εξαφάνισης, είτε σε ένα σύμπαν με ίσες ποσότητες και των δύο.
Το σύμπαν, ωστόσο, αποτελείται από ύλη αλλά σχεδόν καθόλου αντιύλη, η οποία υπάρχει φυσικά μόνο σε μικρές ποσότητες, που δημιουργούνται από ραδιενεργό διάσπαση και συγκρούσεις κοσμικών ακτίνων. Οι φυσικοί ονομάζουν αυτό το πρόβλημα ασυμμετρία ύλης - αντιύλης. Η τρέχουσα θεωρία είναι ότι η ύλη δημιουργήθηκε ελαφρώς σε περίσσεια σε σύγκριση με την αντιύλη, μόνο ένα επιπλέον σωματίδιο ύλης ανά περίπου 1 δισεκατομμύριο σωματίδια αντιύλης, αν και ο λόγος είναι άγνωστος.
Η μελέτη της αντιύλης μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν τη φύση αυτής της ασυμμετρίας, αλλά αυτό δεν είναι εύκολο. Τα όργανα που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή της αντιύλης δημιουργούν παρεμβολές που εμποδίζουν τη μελέτη της. Η μεταφορά της αντιύλης μακριά από αυτήν την παρεμβολή θα επέτρεπε στους επιστήμονες να κάνουν μετρήσεις της ουσίας με μεγαλύτερη ακρίβεια.
«Πρέπει να σκεφτείτε αυτές τις μετρήσεις ως, κατά κάποιο τρόπο, παρόμοιες με μικροσποπικά (στοιχεία)», δήλωσε ο Stefan Ulmer, φυσικός στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Πυρηνικών Ερευνών, το CERN. Η μεταφορά αντιύλης πραγματοποιήθηκε στις εγκαταστάσεις του CERN κοντά στη Γενεύη, όπου βρίσκεται το μεγαλύτερο εργαστήριο σωματιδιακής φυσικής στον κόσμο. «Η εγκατάσταση στην οποία λειτουργούμε παράγει διακυμάνσεις. Είναι λίγο σαν να κοιτάς μέσα από ένα μικροσκόπιο, και το αντικείμενο που κοιτάς δονείται κάπως, έτσι η εικόνα γίνεται θολή. Η μεταφορά σωματιδίων από αυτό το περιβάλλον θα μας επιτρέψει να αποκτήσουμε πολύ πιο ευκρινείς εικόνες» πρόσθεσε.
Ένα φορτηγό μετέφερε το πολύτιμο φορτίο σε μια διαδρομή 10 χλμ μέσα στο CERN, για περίπου 30 λεπτά και φτάνοντας σε μέγιστη ταχύτητα 47 χλμ/ώρα σύμφωνα με τον Ulmer. Ένα ειδικά κατασκευασμένο δοχείο, βάρους περίπου 800 κιλών και ύψους σχεδόν 180 εκατοστών, μετέφερε με επιτυχία ένα ωφέλιμο φορτίο 92 αντιπρωτονίων κατά τη διάρκεια του ταξιδιού.
Το καλύτερο κενό της Γης
Το CERN έχει επί του παρόντος σε εξέλιξη πολλά πειράματα αντιύλης, καθένα από τα οποία παράγει έναν διαφορετικό τύπο αντισωματιδίου. Το Πείραμα Συμμετρίας Βαρυονίου Αντιβαρυονίου ή BASE, το οποίο επικεντρώνεται στα αντιπρωτόνια, είναι αυτό που μετέφερε την ουσία.
Οι ερευνητές δημιουργούν αντιπρωτόνια συγκρούοντας κανονικά πρωτόνια με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός με ένα μπλοκ κατασκευασμένο από ένα μέταλλο που ονομάζεται ιρίδιο. Η πρόσκρουση δημιουργεί πολλά δευτερογενή σωματίδια, συμπεριλαμβανομένων αντιπρωτονίων, τα οποία στη συνέχεια επιβραδύνονται προσεκτικά χρησιμοποιώντας άλλα όργανα, καθιστώντας τα διαθέσιμα για παρατηρήσεις.
Το πείραμα BASE είναι ήδη ικανό να μετρήσει τη μάζα του αντιπρωτονίου με υψηλό βαθμό ακρίβειας, κάτι που είναι χρήσιμο για τη σύγκριση πρωτονίων και αντιπρωτονίων. Μέχρι στιγμής, δεν έχουν προκύψει σημαντικές διαφορές μεταξύ των δύο σωματιδίων, αλλά μια ακόμη πιο ακριβής μέτρηση θα μπορούσε να αποκαλύψει ανεπαίσθητες διαφορές και να βοηθήσει στην απάντηση θεμελιωδών ερωτημάτων σχετικά με τη φύση της αντιύλης και του ίδιου του σύμπαντος.
Συνήθως, τα αντιπρωτόνια αποθηκεύονται σε μεγάλες μηχανές που ονομάζονται παγίδες Penning και ζυγίζουν αρκετούς τόνους, επομένως η ομάδα BASE κατασκεύασε μια φορητή έκδοση που μπορούσε να χωρέσει σε ένα φορτηγό. Αυτή η μηχανή περιλαμβάνει έναν υπεραγώγιμο μαγνήτη, που λειτουργεί στους μείον 268 βαθμούς Κελσίου, μαζί με τροφοδοτικά και άλλο εξοπλισμό για την παρακολούθηση της σταθερότητας της αντιύλης.
Η «παγίδα» περιόρισε 92 αντιπρωτόνια στο κενό, καθώς οποιαδήποτε επαφή με τον αέρα θα τα εξαφάνιζε. «Το κενό στην παγίδα μας βρίσκεται σε πίεση καλύτερη από την πίεση στο διαστρικό μέσο, είναι το καλύτερο κενό στη Γη, για να είμαστε ειλικρινείς», είπε ο Ulmer.
Ακόμα κι αν η αντιύλη είχε εξαλειφθεί, ωστόσο, αυτό δεν θα αποτελούσε κανένα κίνδυνο λόγω της μικρής ποσότητας. «Εάν αυτό το υλικό εξαφανιστεί, παράγει μια δόση ακτινοβολίας πολύ μικρότερη από τη δόση ακτινοβολίας που λαμβάνετε απλώς περπατώντας στην επιφάνεια της Γης μέσω της κοσμικής ακτινοβολίας», είπε ο Ulmer, ο οποίος πρόσθεσε ότι η καταστροφή του θα ήταν μια «λάμψη φορτισμένων σωματιδίων».
Η δοκιμή απέδειξε ότι η αντιύλη μπορεί να μεταφερθεί και ότι οι δονήσεις του φορτηγού δεν διαταράσσουν το κενό. Το επόμενο βήμα, είπε ο Ulmer, είναι η μεταφορά μεγαλύτερου αριθμού αντιπρωτονίων και η κατασκευή της απαραίτητης υποδομής για τη μελέτη τους αλλού. Το CERN στοχεύει σε δύο εγκαταστάσεις, μία μόλις 5 χιλιόμετρα μακριά από το πείραμα BASE, και μια άλλη στο Ντίσελντορφ, περίπου 700 χιλιόμετρα μακριά.
Η μελέτη της αντιύλης θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίλυση μιας σαφούς αντίφασης στην κατανόησή μας για το σύμπαν, αλλά προς το παρόν, το CERN είναι το μόνο εργαστήριο στον κόσμο όπου είναι δυνατή η παραγωγή και η συσσώρευση αντιύλης σε σημαντικές ποσότητες, σύμφωνα με τον Guennadi Borissov, καθηγητή φυσικής στο Πανεπιστήμιο Lancaster στην Αγγλία.
«Ενώ αυτό το καθιστά παγκόσμιο κόμβο για τέτοια έρευνα, η μελέτη των αντισωματιδίων σε ποικίλα περιβάλλοντα απαιτεί την ανάπτυξη ισχυρών τεχνολογιών για τη μεταφορά αντιύλης σε μεγάλες αποστάσεις», ανέφερε σε ένα email ο Borissov, ο οποίος συμμετέχει στο πείραμα ATLAS στο CERN. «Η πρόσφατη επιτυχημένη δοκιμή σε αυτόν τον τομέα αποτελεί ένα κρίσιμο ορόσημο. Με την πάροδο του χρόνου, η ικανότητα μετακίνησης της αντιύλης θα επεκτείνει εκθετικά τις ερευνητικές μας δυνατότητες και θα επιτρέψει τη διασταυρούμενη σύγκριση αποτελεσμάτων μεταξύ εξειδικευμένων εργαστηρίων».
Η δοκιμή του CERN σημαίνει ότι τα αντιπρωτόνια μπορούν να μεταφερθούν σε όλη την Ευρώπη, αν όχι πιο μακριά, για να μελετηθούν σε εξωτερικά εργαστήρια. «Αυτό ανοίγει την πιθανότητα η αντιύλη να διατεθεί για μελέτη σε μια πολύ μεγαλύτερη κοινότητα, όχι μόνο σε εκείνους που είναι σε θέση να κάνουν πειράματα στο CERN» πρόσθεσε. «Αυτό θα σημαίνει ότι μια ολόκληρη νέα γενιά επιστημόνων θα έχει την ευκαιρία να εργαστεί πάνω στην αντιύλη και αυτό μόνο καλό μπορεί να είναι για την πρόοδο».
Με πληροφορίες του CNN
