Ερευνητές δημιούργησαν τον βαρύτερο πυρήνα αντιύλης μέχρι σήμερα

Οι Φυσικοί δημιούργησαν τις βαρύτερες συστάδες σωματιδίων αντιύλης που έχουν παρατηρηθεί ποτέ. Γνωστό ως αντιυπερυδρογόνο-4, αυτό το παράξενο υλικό θα μπορούσε να μας βοηθήσει να λύσουμε μερικά από τα πιο αινιγματικά μυστήρια της Φυσικής.

Η αντιύλη είναι βασικά κανονική ύλη που έχει αντίθετο φορτίο. Δεν ακούγεται πολύ συναρπαστικό αν το θέσουμε έτσι, αλλά υπάρχουν τεράστιες επιπτώσεις από αυτή την απλή διαφορά: κατά κύριο λόγο, κάθε φορά που η ύλη και η αντιύλη συναντώνται, αλληλοεξουδετερώνονται με μια έκρηξη ενέργειας. Αν μπορούσαμε να το εκμεταλλευτούμε αυτό, θα μπορούσαμε να φτιάξουμε τους πιο αποδοτικούς κινητήρες διαστημικών σκαφών.

Όπως και να ‘χει, κάθε σωματίδιο έχει ένα αντισωματίδιο, και αυτά θα πρέπει να μπορούν να ομαδοποιηθούν για να σχηματίσουν μεγαλύτερα αντι-άτομα γνωστών στοιχείων (το αντι-υδρογόνο και το αντι-ήλιο έχουν ήδη παραχθεί), αλλά θεωρητικά θα πρέπει να υπάρχει ένας ολόκληρος αντι-περιοδικός πίνακας).

Τώρα, οι ερευνητές παρήγαγαν τον βαρύτερο πυρήνα αντιύλης μέχρι σήμερα, μια οντότητα γνωστή ως αντιυπερυδρογόνο-4. Αποτελείται από ένα αντιπρωτόνιο, δύο αντινετρόνια και ένα αντιυπερόνιο. Ενώ τα πρωτόνια και τα νετρόνια είναι γνωστά, τα υπερόνια είναι λιγότερο γνωστά, αλλά ουσιαστικά είναι μια ελαφρώς βαρύτερη εκδοχή ενός νετρονίου.

Αυτά τα αντιπύρηνα παράχθηκαν στον Σχετικιστικό Επιταχυντή Βαρέων Ιόντων (RHIC), έναν επιταχυντή σωματιδίων που αναδημιουργεί τις συνθήκες του πρώιμου Σύμπαντος. Σε αυτόν, βαριά στοιχεία συνθλίβονται μεταξύ τους για να παράγουν καταιγισμούς νέων σωματιδίων, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων σωματιδίων αντιύλης. Σε εξαιρετικά σπάνιες περιπτώσεις, μερικά από αυτά τα σωματίδια αντιύλης συναντώνται για να σχηματίσουν πιο σύνθετα αντιπυρήνια. Στην πραγματικότητα, μεταξύ των δισεκατομμυρίων σωματιδίων που παράγονται σε αυτές τις συγκρούσεις, μόνο 16 πυρήνες αντιυπερυδρογόνου-4 ανιχνεύθηκαν με βεβαιότητα.

«Μόνο κατά τύχη έχουμε αυτά τα τέσσερα συστατικά σωματίδια που προέκυψαν από τις συγκρούσεις του RHIC αρκετά κοντά μεταξύ τους ώστε να μπορούν να συνδυαστούν για να σχηματίσουν αυτόν τον αντιυποπυρήνα», δήλωσε ο Lijuan Ruan, συν-ερευνητής του προγράμματος.

Η ανίχνευση τους δεν είναι εύκολη, καθώς αυτοί οι αντι-υπερυδρογονικοί πυρήνες-4 διασπώνται σε περίπου ένα 10ο του νανοδευτερολέπτου. Αντ’ αυτού, τα όργανα ανιχνεύουν τα σωματίδια στα οποία διασπώνται, ανιχνεύοντας τις διαδρομές τους για να δουν αν πέρασαν μια σύντομη περίοδο «μαζί» σε έναν πυρήνα, ταξιδεύοντας μια ορισμένη απόσταση μετά τη σύγκρουση των αρχικών βαρέων ατόμων.

Από τις ανιχνεύσεις τους, η ομάδα μπόρεσε να συγκρίνει τη διάρκεια ζωής του αντιυπερυδρογόνου-4 με αυτή του υπερυδρογόνου-4 και διαπίστωσε ότι φαίνεται να είναι η ίδια. Αυτό ήταν αναμενόμενο, αφού η ύλη και η αντιύλη των ίδιων στοιχείων θα έπρεπε να διαφέρουν μόνο ως προς το φορτίο τους, αλλά υπάρχει πιθανότητα να υπάρχουν και άλλες διαφορές, οι οποίες θα παρέπεμπαν σε Φυσική πέρα από το Καθιερωμένο Μοντέλο.

Η καλύτερη κατανόηση της αντιύλης θα μπορούσε να μας βοηθήσει να απαντήσουμε σε ένα από τα πιο βαθιά προβλήματα της Φυσικής: γιατί είμαστε εδώ; Τα καλύτερα μοντέλα μας υποδεικνύουν ότι η ύλη και η αντιύλη θα έπρεπε να έχουν δημιουργηθεί σε ίσες ποσότητες κατά το Big Bang, αλλά αν αυτό συνέβαινε, τα συνεχή γεγονότα εκμηδένισης θα έπρεπε βασικά να έχουν αφήσει το Σύμπαν άδειο μέχρι τώρα.

Εφόσον αυτό προφανώς δεν συνέβη, πρέπει να υπήρξε μια μικρή ανισορροπία που δημιούργησε περισσότερη ύλη από την αντιύλη, και η μελέτη των διαφορών μεταξύ των δύο θα μπορούσε να μας βοηθήσει να βρούμε τι. Τα επόμενα βήματα της έρευνας είναι να ελεγχθούν οι διαφορές στις μάζες αυτών των σωματιδίων και αντισωματιδίων.

[via]