O idee inovatoare ar putea permite studierea celui mai ciudat lucru care există: antimateria

Pentru oamenii de ştiinţă din domeniul fizicii experimentale, antimateria este o „pradă” greu de cucerit, deoarece dispare instant atunci când intră în contact cu orice lucru conceput din materie obişnuită. Acum, un nou studiu oferă o potenţială soluţie pentru această problemă: folosirea unor lasere pentru a „îngheţa” pe loc atomii de anti-hidrogen, permiţând studierea acestora şi compararea lor cu atomii obişnuiţi.

Propunerea lui Makoto Fujiwara, un cercetător din cadrul laboratorului de fizica particulelor TRIUMF din Canada, nu a fost testată în realitate, însă simulările computerizate pe care acesta le-a conceput alături de un om de ştiinţă din SUA sugerează că tehnica cunoscută sub numele de „Doppler cooling” ar putea permite îngheţarea atomilor de anti-hidrogen la o temperatură puţin mai mare de zero absolut.

În acel punct, explică cercetătorul, oamenii de ştiinţă ar avea posibilitatea de a studia culoarea şi greutatea precisă a celui mai ciudat lucru care există.

Oamenii de ştiinţă au reuşit să obţină multe îmbunătăţiri în ultimii ani în ceea ce priveşte studierea antimateriei. Specialiştii care lucrează la proiectul ALPHA din cadrul CERN au reuşit în 2011, folosind magneţi, să menţină atomii de anti-hidrogen stabili pentru 15 minute. De asemenea, anul trecut aceştia au reuşit să măsoare pentru prima dată energia antimateriei. Luna trecută, Fujiwara şi colegii săi au început să testeze un prototip al sistemului de lasere ce va fi folosit pentru a produce tehnica „Doppler cooling”.

Antimateria continuă să rămână unul din marile mistere ale ştiinţei. Existenţa acesteia a fost prezisă în 1930, fiind descoperită trei ani mai târziu. Antimateria este opusul materiei, iar atunci când o particulă se întâlneşte cu o antiparticulă, ambele dispar într-o explozie luminoasă. Marea întrebare ce nu şi-a găsit încă un răspuns este de ce în Univers există atât de puţină antimaterie şi atât de multă materie.

Teoria spune că ambele au fost create în cantităţi egale în Big Bang, lucru confirmat de licăririle ce pot fi detectate în univers, ce atestă anihilarea lor reciprocă. Dintr-un motiv neidentificat încă, materia obişnuită a „câştigat” această luptă, iar astăzi antimateria este foarte rară. Cu excepţia dezintegrării radioactive şi a coliziunilor razelor cosmice, antimateria nu este produsă în mod natural, iar oamenii pot crea doar cantităţi foarte mici. Antimateria este folosită în medicină în cadrul scannerelor PET (positron emission tomography).

Dacă oamenii de ştiinţă vor descoperi diferenţe între hidrogen şi antihidrogen, acest lucru ar putea duce la descoperirea motivului pentru care există materie, în loc ca universul să fie doar o mare sclipire de lumină şi nimic altceva. În schimb, dacă antihidrogenul se va dovedi a fi exact opusul hidrogenului, acest lucru ar constitui o temelie pe baza căreia ar putea fi concepute alte experimente în viitor.

Acum, după ce conceptul teoretic a fost demonstrat, următorul pas constă în construirea unei maşinării care să poată „îngheţa” atomii de anti-hidrogen.

Deja, aparatul ALPHA de la CERN poate captura un nor de antihidrogen în interiorul unui cilindru înconjurat de magneţi superconductori şi detectori de siliciu. Următorul pas ar fi răcirea sa.

„Vrem ca atomii de antihidrogen să fie cât mai reci în «capcana» noastră, şi prin «reci» înţeleg să nu se deplaseze. În acest moment, atomii de antihidrogen capturaţi se deplasează prea repede pentru a ne permite să îi măsurăm  proprietăţile gravitaţionale. Acum, lucrarea noastră a demonstrat că această tehnică intitulată «răcire prin laser» poate fi aplicată în acest scop”, a explicat Fujiwara.

Din nefericire, aparatul ALPHA nu a fost conceput cu o fereastră care să permită utilizarea unui laser. De aceea, cercetătorii canadieni trebuie să elaboreze maşinăria necesară de la zero.

Scopul final este studierea culorii antimateriei, cum reacţionează la lumină, greutatea sa şi cum reacţionează la gravitaţie.

„Nimeni nu a văzut vreodată antimaterie căzând în jos”, a explicat Fujiwara.

Sursa: National Post