Matter ექვემდებარება გრავიტაციულ მიზიდულობას. აინშტაინის ზოგადი ფარდობითობამ იწინასწარმეტყველა, რომ ანტიმატერიაც დედამიწაზე იმავე გზით უნდა დაეცეს. თუმცა, ამ დრომდე არ არსებობდა პირდაპირი ექსპერიმენტული მტკიცებულება ამის დასადასტურებლად. ALPHA ექსპერიმენტი CERN-ში არის პირველი პირდაპირი ექსპერიმენტი, რომელმაც დააფიქსირა ეფექტი სიმძიმის ანტიმატერიის მოძრაობაზე. დასკვნები გამორიცხავდა ამაღელვებელ „ანტიგრავიტაციას“ და ამტკიცებდა ამას სიმძიმის გავლენა მნიშვნელობა და ანტიმატერია ანალოგიურად. დაფიქსირდა, რომ ანტიწყალბადის ატომები (პოზიტრონი ორბიტაზე ანტიპროტონი) დაეცა დედამიწაზე ისევე, როგორც წყალბადის ატომები.
ანტიმატერია შედგება ანტინაწილაკებისგან (პოზიტრონები, ანტიპროტონები და ანტინეიტრონები ელექტრონების, პროტონებისა და ნეიტრონების ანტინაწილაკებია). Matter და ანტიმატერია მთლიანად ანადგურებენ ერთმანეთს, როდესაც ისინი კონტაქტში შედიან და ტოვებენ ენერგიას.
Matter ანტიმატერია კი ადრევე თანაბარი რაოდენობით იქმნებოდა სამყარო დიდი აფეთქების მიერ. თუმცა, ჩვენ ახლა ბუნებაში ვერ ვპოულობთ ანტიმატერიას (მატერია-ანტიმატერიის ასიმეტრია). მატერია დომინირებს. შედეგად, ანტიმატერიის თვისებებისა და ქცევის გაგება არასრულია. ანტიმატერიის მოძრაობაზე გრავიტაციის ზემოქმედებასთან დაკავშირებით, ფარდობითობის ზოგადი თეორია იწინასწარმეტყველა, რომ ანტიმატერიაზეც ანალოგიურად უნდა მოექცეთ გავლენა, მაგრამ ამის დამადასტურებელი პირდაპირი ექსპერიმენტული დაკვირვება არ არსებობდა. ზოგიერთი კი ამტკიცებდა, რომ მატერიისგან განსხვავებით (რომელიც ექვემდებარება გრავიტაციულ ზიდვას) antimatter შესაძლოა დაექვემდებაროს ამაღელვებელ „ანტიგრავიტაციას“, რაც გამორიცხულია CERN-ის ALPHA ექსპერიმენტის ახლახან გამოქვეყნებული დასკვნებით.
პირველი ნაბიჯი იყო ანტიატომების ლაბორატორიაში დამზადება და მათი კონტროლი, რათა თავიდან ავიცილოთ მატერიის შეჯახება და განადგურება. შეიძლება მარტივად ჟღერდეს, მაგრამ ამის გაკეთებას სამი ათეული წელი დასჭირდა. მკვლევარებმა შეაფასეს ანტიწყალბადის ატომები, როგორც იდეალური სისტემა ანტიმატერიის გრავიტაციული ქცევის შესასწავლად, რადგან ანტიწყალბადის ატომები არის ელექტრული ნეიტრალური და ანტიმატერიის სტაბილური ნაწილაკები. მკვლევარმა ჯგუფმა აიღო ლაბორატორიაში წარმოებული ნეგატიურად დამუხტული ანტიპროტონები და დააკავშირა ისინი დადებითად დამუხტულ პოზიტრონებს ნატრიუმ-22-ის წყაროდან, რათა შეექმნათ ანტიწყალბადის ატომები, რომლებიც შემდგომში შემოიფარგლებოდნენ მაგნიტურ ხაფანგში, რათა თავიდან აიცილონ განადგურება მატერიის ატომებით. მაგნიტური ხაფანგი გამორთული იყო, რათა ანტიწყალბადის ატომებმა კონტროლირებადი გზით გასულიყვნენ ვერტიკალურ აპარატში ALPHA-g და გაზომეს ვერტიკალური პოზიციები, რომლებშიც ანტიწყალბადის ატომები ანადგურებენ მატერიით. მკვლევარებმა დაახლოებით 100 ანტიწყალბადის ატომისგან შემდგარი ჯგუფები დააკავეს. მათ ნელა გამოუშვეს ერთი ჯგუფის ანტიატომები 20 წამის განმავლობაში ზედა და ქვედა მაგნიტების დენის შემცირებით. მათ აღმოაჩინეს, რომ ზემოდან და ქვედაში არსებული ანტიატომების პროპორცია შეესაბამება სიმულაციების ატომების შედეგებს. ასევე აღმოჩნდა, რომ ანტიწყალბადის ატომის აჩქარება შეესაბამებოდა ცნობილ აჩქარებას სიმძიმის მატერიასა და დედამიწას შორის, რაც ვარაუდობს, რომ ანტიმატერია ექვემდებარება იმავე გრავიტაციულ მიზიდულობას, როგორც მატერიას და არა რაიმე ამაღელვებელ „ანტიგრავიტაციას“.
ეს აღმოჩენა არის მნიშვნელოვანი ეტაპი ანტიმატერიის გრავიტაციული ქცევის შესწავლაში.
***
წყაროები:
- CERN 2023. სიახლე - ALPHA ექსპერიმენტი CERN-ში აკვირდება გრავიტაციის გავლენას ანტიმატერიაზე. გამოქვეყნებულია 27 წლის 2023 სექტემბერს. ხელმისაწვდომია მისამართზე https://www.home.cern/news/news/physics/alpha-experiment-cern-observes-influence-gravity-antimatter ხელმისაწვდომია 27 წლის 2023 სექტემბერს.
- Anderson, EK, Baker, CJ, Bertsche, W. et al. ანტიმატერიის მოძრაობაზე გრავიტაციის ზემოქმედებაზე დაკვირვება. Nature 621, 716–722 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06527-1
***
