CERN: Δημιούργησαν την πρώτη δέσμη αντιύλης

Οι επιστήμονες του CERN έκαναν και πάλι το “θαύμα” τους. Όπως δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature Communications, για πρώτη φορά δημιούργησαν την πιο απλή μορφή αντιύλης, μια δέσμη ατόμων αντι-υδρογόνου. Το επίτευγμα αποτελεί τεράστιο βήμα για την κατανόηση και τη μελέτη των ιδιοτήτων της αντιύλης.
Κάθε σωματίδιο ύλης έχει και το αντίστοιχο σωματίδιο αντιύλης και το αντι-υδρογόνο, το πιο απλό άτομο αντιύλης, είναι το αντισωματίδιο του υδρογόνου, καθώς αποτελείται από ένα πυρήνα αντιπρωτονίου ο οποίος περιβάλλεται από ένα ποζιτρόνιο (το αντι-ηλεκτρόνιο).
Η αντιύλη είχε προβλεφθεί θεωρητικά από το βρετανό φυσικό Πολ Ντιράκ το 1928, ως μία μαθηματικά αποδεκτή λύση στην εξίσωση που περιγράφει τα σωματίδια με ημιακέραιο σπιν από τα οποία αποτελείται και η συνήθης ύλη. Το πρώτο αντιπρωτόνιο εντοπίσθηκε πειραματικά στον επιταχυντή Bevatron στις ΗΠΑ λίγες δεκαετίες αργότερα, μία ανακάλυψη που τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ του 1959.

Αντιύλη με κοσμική προέλευση δεν έχει παρατηρηθεί κάπου αλλού στο Σύμπαν, κάτι που αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα επιστημονικά αινίγματα αφού ως μορφή της ύλης είναι εξίσου πιθανή με τη συνήθη ύλη που παρατηρούμε γύρω μας. Έτσι η μελέτη των ιδιοτήτων της αντιύλης γίνεται αποκλειστικά στους επιταχυντές σωματιδίων, όπου τα αντισωματίδια παράγονται από συγκρούσεις και αντιδράσεις άλλων ενεργών σωματιδίων.
Το φάσμα του υδρογόνου και του αντι-υδρογόνου θα πρέπει σύμφωνα με τη θεωρία να συμπίπτουν πλήρως, και η παραμικρή απόκλιση θα σημάνει αυτόματα πως υπάρχουν περιθώρια για νέα φυσική, που θα μπορούσε ίσως να εξηγήσει και την ασυμμετρία ύλης-αντιύλης στο Σύμπαν.

Η αντίδραση της ύλης με την αντιύλη προκαλεί την αμοιβαία εξαΰλωση τους και την παραγωγή μεγάλης ποσότητας ενέργειας. Για το λόγο αυτό σε ένα πείραμα στο οποίο δημιουργείται αντιύλη είναι απαραίτητη η πλήρης απομόνωσή της από τη συνήθη ύλη, κάτι που στο CERN επιτυγχάνεται με τη χρήση μαγνητικών πεδίων που κρατούν δέσμιες τις ποσότητες ύλης σε συνθήκες κενού.
Το γεγονός πως το άτομο αντι-υδρογόνου είναι ηλεκτρικά ουδέτερο (αρνητικά φορτισμένος πυρήνας και θετικά φορτισμένο ποζιτρόνιο σε τροχιά), έθεσε μία ακόμη τεχνική δυσκολία στους επιστήμονες του CERN, την οποία όμως υπερκέρασαν αφού εντέλει κατάφεραν να δημιουργήσουν μία δέσμη από τουλάχιστον 80 άτομα αντι-υδρογόνου, η οποία διήνυσε 2.7 μέτρα.

Η συγκεκριμένη θετική εξέλιξη στην έρευνα αντι-ύλης έρχεται να προστεθεί σε μία σειρά από σημαντικές επιτυχίες τα τελευταία χρόνια, όπως η διατήρηση ατόμων αντι-υδρογόνου για 1000 δευτερόλεπτα από το πείραμα ALMA το 2011, ή η λεπτομερέστατη μέτρηση της μαγνητικής ροπής του αντιπρωτονίου το 2013 από το πείραμα ATRAP.