نحن نعيش في كون مصنوع من مادة. يريد الفيزيائيون معرفة سبب استبدال المادة بتوأمها المضاد ، وهذا الأسبوع اقترب تعاون ALPHA في CERN من حل اللغز.
تم تصميم ALPHA ، وهي تجربة تعاونية دولية تأسست في عام 2005 ، لاحتجاز وقياس الجزيئات المضادة للهيدروجين من خلال تجربة مصممة خصيصًا. إنها تلتقط من حيث توقفت سلفها للبحث عن المواد المضادة ، أثينا. ينصب التركيز على مضادات الهيدروجين لأن الهيدروجين هو العنصر الأكثر انتشارًا في الكون وهيكله معروف جيدًا للعلماء.
لكل ذرة هيدروجين إلكترون يدور حول نواتها. يؤدي إطلاق الضوء على الذرات إلى إثارة الإلكترون ، مما يجعله يقفز إلى مدار أبعد عن النواة قبل أن يسترخي ويعود إلى مداره الباقي الذي ينبعث منه ضوءًا في هذه العملية. التوزيع التكراري لهذا الضوء المنبعث معروف ؛ تم قياسه بدقة ، وهو في عالمنا المصنوع من المادة ، فريد للهيدروجين.
تملي الفيزياء الأساسية أن التوأم المضاد للهيدروجين ، مضاد الهيدروجين ، يجب أن يكون معروفًا بنفس القدر من خلال امتلاك طيف مماثل. هذا إذا كان كل ما نعرفه عن فيزياء الجسيمات صحيحًا. إن التقاط وقياس طيف الهيدروجين المضاد هو الهدف الرئيسي لمجموعة ألفا.
اتخذت ALPHA أول قياسات متواضعة لمضادات الهيدروجين. في جهاز ALPHA ، يُحاصر مضاد للهيدروجين بترتيب مغناطيسي يؤثر على المجال المغناطيسي للذرات. الموجات الدقيقة التي تم ضبطها على تردد معين يستهدف هذه الذرات المضادة للهيدروجين تقلب اتجاهها المغناطيسي وتحررها. يلتقي مضاد الهيدروجين المحرر مع الهيدروجين أثناء هروبه ويبيد الاثنان أحدهما الآخر ، تاركين نمطًا معروفًا في كاشفات الجسيمات المحيطة بالجهاز.
قام الجهاز بالتقاط أدلة على قفز المدارات الإلكترونية في ذرة مضاد للهيدروجين بعد أن تغير إشعاع الميكروويف حالته الداخلية. تثبت النتيجة أيضًا صحة نهج ALPHA ، مما يدل على أن الجهاز لديه ما يكفي من التحكم والحساسية لتنفيذ التجربة التي صمم من أجلها بنجاح. في المستقبل ، ستركز ALPHA على تحسين دقة قياسات الميكروويف للكشف عن طيف الهيدروجين المضاد باستخدام الليزر.
كان من الصعب الحصول على النتائج المثيرة نظرًا لعدم وجود الهيدروجين المضاد في الطبيعة. يتم تصنيعه في جهاز ALPHA من مضادات البروتونات التي يتم تصنيعها هم أنفسهم في مبطئ مضاد البروتونات والبوزيترونات من مصدر مشع. ويجب أن يكون لديه مستوى طاقة منخفض بما يكفي للبقاء في شرك القياسات. لكنها تعمل ، وقد تمنح الفيزيائيين المفتاح الذي يحتاجونه لفهم لغز الكون المبكر.
المصدر: CERN
