Το αντιπρωτόνιο ζυγίζεται

Από σελίδα του PhysicsWeb 6-Ιουλίου-2001

Η ακόμα ακριβέστερη μέτρηση της μάζας του αντιπρωτονίου - η αντίστοιχη αντιύλη του πρωτονίου - αναγγέλθηκε από τη συνεργασία ASACUSA. Οι Ιάπωνες και Ευρωπαίοι φυσικοί ένωσαν τις δυνάμεις τους σε ένα πρόγραμμα που χρησιμοποιεί τον επιβραδυντή αντιπρωτονίου στο Κέντρο Πυρηνικών Μελετών και Ερευνών (CERN), για να καθορίσουν ότι τα φορτία και οι μάζες του πρωτονίου και του αντιπρωτονίου, συμφωνούν μέσα σε έξι μέρη ανά 100 εκατομμύρια (M Hori και λοιποί 2001 Phys. Rev. Lett.).

Το  πείραμα ASACUSA - Aτομική φασματοσκοπία και συγκρούσεις που χρησιμοποιούν αργά αντιπρωτόνια -μετρά τη μάζα αντιπρωτονίων με τον έλεγχο της αποσύνθεσης του "αντιπρωτονικού" ηλίου, στο οποίο ένα ηλεκτρόνιο αντικαθίσταται από αντιπρωτόνιο.  Ο Επιβραδυντής Αντιπρωτονίου εκτοξεύει μια ακτίνα αντιπρωτονίων σε μια αίθουσα του αερίου ηλίου, η οποία ψύχεται σε περίπου 6 Kelvin. Τα περισσότερα από τα αντιπρωτόνια αποσυντίθενται μόλις εισαχθούν στο ήλιο, αλλά ένα πολύ μικρό μέρος τους παράγει περίπου μισό "αντιπρωτονικό" άτομο ηλίου.

Μόλις τα αντιπρωτονικά άτομα ηλίου δημιουργούνται, λέιζερ τα διεγείρουν σε μια υψηλότερη ενεργειακή κατάσταση, από την  οποία αποσυντίθενται, απελευθερώνοντας ενεργητικά σωματίδια. Αυτά τα σωματίδια αφήνουν τα ίχνη του φωτός γνωστού ως ακτινοβολία Cherenkov: η συχνότητα αυτής της ακτινοβολίας αποκαλύπτει τη μάζα των τμημάτων του ατόμου.

"Δείχνουμε ότι εάν υπάρχει οποιαδήποτε διαφορά μεταξύ των φορτίων και των μαζών του πρωτονίου και αντιπρωτονίου, δεν μπορεί να είναι περισσότερα από περίπου έξι μέρη σε εκατό εκατομμύρια", λέει το μέλος της ομάδας John Eades. "Αυτός ο λόγος είναι αρκετά μικροσκοπικός, αλλά δεν έχουμε τελειώσει ακόμα - είναι ακριβώς μια πρόκληση να κάνουμε ακόμα καλύτερες μετρήσεις στα μελλοντικά πειράματα". Η μάζα ενός πρωτονίου είναι 1.007276 μονάδες ατομικής μάζας.

Το Καθιερωμένο Πρότυπο της φυσικής σωματιδίων, υπαγορεύει ότι τα σωματίδια πρέπει να έχουν την ίδια μάζα με τα αντισωμάτιά τους. Οποιαδήποτε απόκλιση στις μάζες τους θα ανάγκαζε τους θεωρητικούς να ξανασκεφτούν το πρότυπο. Εντούτοις, μια διαφορά μεταξύ του σωματιδίου και μαζών των αντισωματίων, θα μπορούσε να αποτελέσει την υπεροχή της ύλης στον κόσμο σήμερα. "Το Καθιερωμένο Πρότυπο δεν είναι πρόβλημα", υπογραμμίζει ο Eades,"αλλά η νέα θέση μας είναι να μειώσει το όριο σε οποιαδήποτε πιθανή διαφορά επιπλέον".

Το πείραμα αυτό, έγινε για να βοηθήσει να παραχθούν αντι-άτομα, με αντιπρωτόνια και ποζιτρόνια που επειδή έχουν πολύ μεγάλες ταχύτητες θα επιβραδυνθούν κατάλληλα έτσι ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν για πειράματα.

Ελπίζεται έτσι ότι τα αποτελέσματα θα εξηγήσουν γιατί ο κόσμος δεν είναι φτιαγμένος από αντι-ύλη αλλά από ύλη. Η αντιύλη ως γνωστόν παράγεται σε επιταχυντές ή συναντάται στις συγκρούσεις της κοσμικής ακτινοβολίας και μετατρέπεται αμέσως μετά την παραγωγή της, σε φωτόνια υψηλής ενέργειας μόλις έλθει σε επαφή με την ύλη. Είναι δε γνωστό ότι οι επιστήμονες κοσμολόγοι υποστηρίζουν ότι αμέσως μετά το  Big Bang δημιουργήθηκε αντι-ύλη σε ίσες ποσότητες με την ύλη. Για κάποιο λόγο όμως η αντι-ύλη εξαφανίστηκε όχι όμως και η ύλη, ενώ έπρεπε κατά την επαφή τους εξαφανιστούν και τα δύο και να μετατραπούν σε ακτινοβολία στην αρχή της γέννησης του Σύμπαντος.