آزمایش ضد ماده سرد گامی بزرگ به سوی حل معمای کیهان_خبرخوان

به گزارش خبرنگار علمی و فناوری خبرگزاری برنا، یک سیستم پیشرفته تحقیقاتی به تازگی گامی مهم در تسریع بازدید ویژگی‌های بنیادی ضد ماده برداشته است. با افت دماهای پادماده‌های تراپ شده، مقصد محققان کشف این راز بزرگ فیزیک است که چرا در کیهان، ماده بر ضد ماده ترجیح داده می‌شود.

تغیرات در تحقیقات ضد ماده

یک پیشرفت عمده در فیزیک توسط تیمی از محققان RIKEN به دست آمده است که گامی بزرگ در راستای جواب به یکی از بزرگ‌ترین معماهای فیزیک برداشته‌اند: چرا ماده عادی در کیهان به طور قابل توجهی زیاد تر از ضد ماده است. این تیم یک سیستم سرمایش پیشرفته گسترش داده است که قادر است انرژی پادماده‌های ضد پروتون را به شدت افت دهد و دقت آزمایش‌ها برای بازدید این عدم اعتدال کیهانی را به طور چشمگیری افزایش دهد.

پروتون‌ها در کیهان ما غالب می باشند. به طور مثال، یک قالب یخ معمولی شامل تعداد بسیاری پروتون است (نزدیک به چند سپتیلیون پروتون). در روبه رو، ضد پروتون‌ها که جرم شبیه پروتون‌ها دارند ولی بار ناموافق دارند، زیاد نادر می باشند.

این تفاوت عظیم که شامل همه ذرات و ضد ذرات آن‌ها می‌شود، سوالی بنیادی را در فیزیک معاصر نقل می‌کند: چرا کیهان امروزی تقریباً تماماً از ماده راه اندازی شده است، با وجود این که در مرحله های اولیه کیهان باید مقادیر یکسانی از ماده و ضد ماده تشکیل شده باشد؟

پیشرفت‌ها در اندازه‌گیری‌های دقیق ضد ماده

از آنجایی که ضد ذرات اکنون در آزمایشگاه‌ها قابل تشکیل می باشند، یکی از راه حلها برای کشف علت این عدم اعتدال، اندازه‌گیری ویژگی‌های ضد ماده با دقت‌های زیاد بالا است. فیزیکدانان می‌توانند بازدید کنند که آیا حتی کوچک‌ترین تفاوتی در ویژگی‌های جفت‌های ماده و ضد ماده وجود دارد که امکان پذیر علتکاهش تدریجی ضد ماده در طول زمان‌های کیهانی شده باشد.

مقصد محققان RIKEN و همکارانشان در آزمایشگاه BASE (آزمایش تقارن باریون-آنتی‌باریون) که در تنها منبع فعال ضد پروتون‌های سرد، یعنی شتاب‌دهنده ضد پروتون در CERN واقع در مرز فرانسه و سوئیس قرار دارد، همین است. اما تا بحال هیچ نوع ناهماهنگی بین پروتون‌ها و ضد پروتون‌ها در حد دقت سیستم آزمایشی شناسایی نشده است.

نوآوری‌ها در تکنیک‌های سرمایش ذرات

استفان اولمر، که هدایت تیم آزمایشگاه بنیادی تقارن‌ها در RIKEN را بر مسئولیت دارد، پیشگام تحقیقات BASE است که به طور قابل توجهی بهبود دقت اندازه‌گیری ویژگی‌های ضد پروتون‌ها را از طریق سرد کردن سریع ذرات trapped ممکن می‌سازد.

اولمر گفت: آزمایش BASE از چهار تله پنینگ منفعت گیری می‌کند که ذرات باردار را با ترکیب میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی ثابت دچار می‌کنند. این تله‌ها به ما این امکان را خواهند داد که ذرات منفرد را به زمان سال‌ها مشاهده کنیم، و بدین ترتیب دقت زیاد بالایی در اندازه‌گیری‌ها و مطالعات در بیشترین دقت حاصل می‌شود.

دقت این اندازه‌گیری‌ها به دمای ضد پروتون بستگی دارد؛ هرچه ضد پروتون سردتر باشد، دامنه نوسان آن کوچکتر و حساسیت آن به منبع های نویز خارجی کمتر می‌شود، که به محققان این امکان را می‌دهد که ویژگی‌های بنیادی آن را بهتر مطالعه کنند.

افزایش دقت تحقیقات ضد پروتون با فناوری تازه

این مقصد، انگیزه‌ای است برای سیستم سرمایش پیچیده‌ای که تیم اولمر آن را گسترش داده است.

اولمر او گفت: سیستم سرمایش مقاومتی ما از یک بطری مغناطیسی برای انتخاب ذرات زیاد سرد به طور کارآمد منفعت گیری می‌کند. این سیستم فنی پیچیده که شامل چندین آشکارساز فوق حساس ابررسانا و دیگر دستگاه‌ها است، ضد پروتون‌ها را بدون گرم شدن بین دو تله جابجا می‌کند.

سیستم سرمایش تازه به طور قابل توجهی نرخ مثالبرداری داده‌ها را بهبود می‌بخشد. این به نوبه خود دقت اندازه‌گیری ثابت‌های بنیادی را بهبود می‌دهد و گمان شناسایی تفاوت‌های زیاد کوچک بین پروتون‌ها و ضد پروتون‌ها را افزایش می‌دهد.

انتهای مطلب/