Φυσικοί μέτρησαν την ελκτική δύναμη που κάνει την αντιύλη να μένει ενωμένη

Διεισδύοντας στα θραύσματα από τις συγκρούσεις των σωματιδίων που αναδημιούργησαν τις συνθήκες του πρώιμου σύμπαντος, οι επιστήμονες έχουν για πρώτη φορά μετρήσει τη δύναμη της αλληλεπίδρασης μεταξύ των ζευγών των αντιπρωτονίων (δηλαδή των σωματιδίων της αντιύλης). Όπως και η δύναμη που συγκρατεί τα συνήθη πρωτόνια μαζί μέσα στους πυρήνες των ατόμων, η δύναμη μεταξύ αντιπρωτόνιων είναι ελκτική και ισχυρή.

Τα πειράματα διεξήχθησαν στον Σχετικιστικό Επιταχυντή Βαρέων Ιόντων (RHIC) του Εθνικού Εργαστηρίου Brookhaven, του υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ. Τα ευρήματα, που δημοσιεύονται στο περιοδικό Nature, θα μπορούσαν να προσφέρουν μια εικόνα για τα μεγαλύτερα κομμάτια της αντιύλης, συμπεριλαμβανομένων των πυρήνων αντιύλης που έχουν εντοπιστεί παλαιότερα στο RHIC, και μπορούν επίσης να βοηθήσουν τους επιστήμονες να εξερευνήσουν ένα από τα μεγαλύτερα ερωτήματα της επιστήμης: γιατί σήμερα το σύμπαν αποτελείται κυρίως από τη συνηθισμένη ύλη με σχεδόν καθόλου αντιύλη να έχει βρεθεί.

Όπως η ισχυρή πυρηνική δύναμη που συγκρατεί τους πυρήνες των κανονικών πρωτονίων στα άτομα της ύλης, έτσι και στην περίπτωση της αντιύλης, όπως διαπίστωσαν οι επιστήμονες, υπάρχει μια αντίστοιχη ισχυρή ελκτική δύναμη. Τα σωματίδια της αντιύλης (αντιπρωτόνια) έχουν ίδιες μάζες με εκείνα της κανονικής ύλης (πρωτόνια), αλλά αντίθετα ηλεκτρικά φορτία.

Στην αρχή του σύμπαντος, η Μεγάλη Έκρηξη εκτιμάται ότι δημιούργησε ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης, όμως σήμερα η αντιύλη είναι πολύ σπάνια. Αν και υπάρχουν πολλές θεωρίες για την αιτία, η οριστική εξήγηση διαφεύγει ακόμη από τους επιστήμονες. Η μέτρηση που έγινε στα αντιπρωτόνια, θα βοηθήσει να μελετηθεί καλύτερα η φύση της αντιύλης, η οποία είναι δυνατό να παραχθεί σε επιταχυντές σωματιδίων όπως του CERN, αν και σε μικρές ποσότητες.

Στα νέα πειράματα που έγιναν η δημιουργία αντιύλης έγινε με τη σύγκρουση πυρήνων βαρέων ατόμων χρυσού μεταξύ τους, σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός.

Η ελκτική δύναμη μεταξύ των αντιπρωτονίων επιτρέπει στα σωματίδια αυτά, όταν πλησιάζουν μεταξύ τους, να συγκρατούνται μαζί, υπερνικώντας έτσι την απωθητική δύναμη που ασκούν τα αρνητικά ηλεκτρικά φορτία τους.

Οι μετρήσεις επιβεβαιώνουν ότι δεν υπάρχει διαφορά στον τρόπο που η ισχυρή πυρηνική δύναμη συμπεριφέρεται στην ύλη και στην αντιύλη. Έτσι, η ύλη και η αντιύλη φαίνονται να είναι τελείως συμμετρικές, οπότε η σημερινή παρατηρούμενη ασυμμετρία στις ποσότητες τους στο σύμπαν παραμένει μέγα μυστήριο, όπως τόνισαν οι επιστήμονες.

Αν οι φυσικοί είχαν βρει κάποια διαφορά στη δύναμη που «συγκολλά» την αντιύλη, τότε αυτό θα μπορούσε να εξηγήσει την σημερινή σχεδόν ανυπαρξία της αντιύλης σε σχέση με την ύλη - μόνο που τέτοια διαφορά δεν διαπιστώθηκε. 

Αυτό σημαίνει, τουλάχιστον με την ακρίβεια που οι επιστήμονες ήταν σε θέση να επιτύχουν,  ότι δεν φαίνεται να υπάρχει κάποια ασύμμετρη ιδιορρυθμία της ισχυρής δύναμης που μπορεί να ευθύνεται για τη συνεχιζόμενη ύπαρξη της ύλης στο σύμπαν και την έλλειψη αντιύλης σήμερα.

Αλλά οι επιστήμονες επισημαίνουν ότι δεν θα το γνώριζαν εάν δεν είχαν γίνει αυτά τα πειράματα.

"Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να ελεγχθεί η ασυμμετρία ύλης / αντιύλης, και υπάρχουν πιο ακριβείς εξετάσεις, αλλά εκτός από την ακρίβεια, είναι σημαντικό να δοκιμαστεί σε ποιοτικά διαφορετικούς τρόπους. Αυτό το πείραμα ήταν μια ποιοτικά νέα δοκιμή," δήλωσε ο Richard Lednický, επιστήμονας στο Joint Institute for Nuclear Research, στη Dubna και στο Institute of Physics, Czech Academy of Sciences, στη Πράγα.

"Η επιτυχής εφαρμογή της τεχνικής που χρησιμοποιείται στην ανάλυση αυτή ανοίγει μια συναρπαστική δυνατότητα για να εξερευνήσουμε τις λεπτομέρειες της ισχυρής αλληλεπίδρασης μεταξύ άλλων άφθονων παραγόμενων ειδών σωματιδίων», είπε, σημειώνοντας ότι το RHIC και ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) είναι ιδανικά για αυτές τις μετρήσεις, οι οποίες είναι δύσκολο να εκτιμηθούν με άλλα μέσα. (πληρ.από το phys.org).
Eva Cat
thecuriosityofcat
5/11/2015



0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου