stvar podliježe gravitacijskom privlačenju. Einsteinova opća teorija relativnosti predviđala je da bi i antimaterija trebala pasti na Zemlju na isti način. Međutim, do sada nije bilo izravnih eksperimentalnih dokaza koji bi to pokazali. ALPHA eksperiment u CERN-u prvi je izravni eksperiment u kojem je promatran učinak gravitacija o gibanju antimaterije. Nalazi su isključili odbojnu 'antigravitaciju' i potvrdili da gravitacija utjecaji stvar a antimaterija na sličan način. Uočeno je da atomi antivodika (pozitrona u orbiti antiproton) je pao na Zemlju na isti način kao atomi vodika.
Antimaterija se sastoji od antičestica (pozitroni, antiprotoni i antineutroni su antičestice elektrona, protona i neutrona). stvar i antimaterija se potpuno poništavaju kada dođu u kontakt ostavljajući za sobom energiju.
stvar i antimaterije stvorene su u jednakim količinama u ranim svemir prema Big Bangu. Međutim, sada u prirodi ne nalazimo antimateriju (asimetrija materija-antimaterija). Materija dominira. Kao rezultat toga, razumijevanje svojstava i ponašanja antimaterije je nepotpuno. Što se tiče učinka gravitacije na gibanje antimaterije, opća teorija relativnosti predviđala je da bi i antimaterija trebala biti pod utjecajem na sličan način, ali nije bilo izravnog eksperimentalnog promatranja koje bi to potvrdilo. Neki su čak tvrdili da za razliku od materije (koja je podložna gravitacijskom privlačenju), antimaterija može biti predmet odbojne 'antigravitacije' što je isključeno nedavno objavljenim nalazima CERN-ovog eksperimenta ALPHA.
Prvi korak je bio napraviti antiatome u laboratoriju i kontrolirati ih kako bi se izbjegao njihov susret s materijom i uništenje. Možda zvuči lako, ali za to su bila potrebna više od tri desetljeća. Istraživači su se fokusirali na atome antivodika kao idealan sustav za proučavanje gravitacijskog ponašanja antimaterije jer su atomi antivodika električki neutralne i stabilne čestice antimaterije. Istraživački tim uzeo je negativno nabijene antiprotone proizvedene u laboratoriju i vezao ih s pozitivno nabijenim pozitronima iz izvora natrija-22 kako bi se stvorili atomi antivodika koji su potom zatvoreni u magnetsku zamku kako bi se spriječilo uništenje s atomima materije. Magnetska zamka je isključena kako bi se omogućilo atomima antivodika da pobjegnu na kontrolirani način u vertikalnom aparatu ALPHA-g i izmjereni su okomiti položaji na kojima atomi antivodika anihiliraju s materijom. Istraživači su uhvatili skupine od oko 100 atoma antivodika. Polako su otpuštali antiatome jedne skupine u razdoblju od 20 sekundi smanjujući struju u gornjem i donjem magnetu. Otkrili su da udio antiatoma koji postoje na vrhu i dnu odgovara rezultatima za atome iz simulacija. Također je utvrđeno da je ubrzanje atoma antivodika u skladu s dobro poznatim ubrzanjem zbog gravitacija između materije i Zemlje što sugerira da je antimaterija podložna istom gravitacijskom privlačenju kao i materija, a ne nikakvoj odbojnoj 'antigravitaciji'.
Ovo otkriće je prekretnica u proučavanju gravitacijskog ponašanja antimaterije.
***
Izvori:
- CERN 2023. Vijesti – ALPHA eksperiment u CERN-u promatra utjecaj gravitacije na antimateriju. Objavljeno 27. rujna 2023. Dostupno na https://www.home.cern/news/news/physics/alpha-experiment-cern-observes-influence-gravity-antimatter Pristupljeno 27. rujna 2023.
- Anderson, EK, Baker, CJ, Bertsche, W. et al. Promatranje utjecaja gravitacije na gibanje antimaterije. Nature 621, 716-722 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06527-1
***
