โดย Ben Turner เผยแพร่เมื่อ 01 เมษายน 2021
นักวิจัยเชื่อว่าเทคนิคนี้จะช่วยให้พวกเขาศึกษาความสมมาตรพื้นฐานของจักรวาล
นักวิจัยเว็บสล็อตได้ทําให้ปฏิสสารเย็นลงใกล้ศูนย์สัมบูรณ์เป็นครั้งแรกโดยการถ่ายภาพในกับดักแม่เหล็กและระเบิดด้วยแสงเลเซอร์เข้มข้นวิธีการนี้ทําให้นักวิทยาศาสตร์ในแคนาดาทํางานที่ CERN’s Antihydrogen Laser Physics Apparatus (ALPHA) ทดลองเพื่อทําให้ปฏิสสารเย็นลงที่อุณหภูมิเพียงหนึ่งในยี่สิบขององศาสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์ทําให้เย็นกว่าอุณหภูมิที่บันทึกไว้ในแอนตาร์กติกถึง 3,000 เท่า
ในทางทฤษฎีปฏิสสารเย็นพิเศษนี้สามารถช่วยเปิดเผยความลับที่ใหญ่ที่สุดของจักรวาลเช่นว่าปฏิสสาร
ได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงอย่างไรและสมมาตรทางทฤษฎีพื้นฐานที่เสนอโดยฟิสิกส์เป็นเรื่องจริงหรือไม่ปฏิสสารเป็นสิ่งตรงข้ามกับสสารปกติ ทฤษฎีปฏิสสารถูกนําไปข้างหน้าครั้งแรกโดย Paul Dirac ในปี 1928 และถูกค้นพบเพียงสี่ปีต่อมา อนุภาคปฏิสสารเหมือนกับฝาแฝดสสารของพวกเขายกเว้นคุณสมบัติทางกายภาพที่สะท้อนของพวกเขา – ที่อิเล็กตรอนมีประจุลบคู่ปฏิสสารของมันโพซิตรอนมีบวก เหตุผลที่เราไม่พบปฏิสสารบ่อยเท่าที่เราทําเรื่องปกติคือทั้งสองทําลายล้างซึ่งกันและกันเมื่อสัมผัสทําให้ยากมากที่จะจัดเก็บและศึกษาปฏิสสารเมื่ออาศัยอยู่ในโลกแห่งวัตถุที่เกี่ยวข้อง: นอกเหนือจากฮิกส์: 5 อนุภาคที่เข้าใจยากที่อาจแฝงตัวอยู่ในจักรวาล
อย่างไรก็ตามผ่านชุดของความสําเร็จทางเทคนิคที่แยบยลนักวิจัยสามารถทําเช่นนั้นได้ หลังจากเร่งอนุภาคสสารปกติให้ใกล้ความเร็วแสงแล้วทุบเข้าด้วยกันทีมสามารถสร้างอนุภาคได้ จากนั้นทีมจะคัดท้ายและชะลออนุภาคที่เร่งความเร็วโดยใช้สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าที่แข็งแกร่งมาก ในที่สุดทีมก็จํากัดเมฆโพซิตรอนและแอนติโปรตอนภายในสนามแม่เหล็กจนกระทั่งพวกเขารวมกันเพื่อสร้างแอนติไฮโดรเจน ณ จุดนี้นักวิจัยทําให้เมฆแอนติไฮโดรเจนเย็นลงโดยการระเบิดด้วยเลเซอร์
แต่คุณจะเย็นลงด้วยเลเซอร์ได้อย่างไร? การเคลื่อนที่ของอนุภาคสร้างความร้อน ดังนั้นเคล็ดลับอยู่ที่การมีโฟตอน (อนุภาคแสง) ในลําแสงเลเซอร์เดินทางในทิศทางตรงกันข้ามของอนุภาคปฏิสสารที่เคลื่อนไหว เนื่องจากโฟตอนมีโมเมนตัมของตัวเองการดูดซึมโดยแอนติไฮโดรเจนในขณะที่เดินทางในทิศทางตรงกันข้ามสามารถชะลอตัวลงของแอนติไฮโดรเจนได้ แต่แสงสามารถโต้ตอบกับปฏิสสารได้ก็ต่อเมื่อปรับให้เข้ากับความยาวคลื่นที่เฉพาะเจาะจงมากซึ่งแสงสามารถดูดซึมได้ด้วยยาแก้พิษ
”คิดว่าแอนติไฮโดรเจนเป็นเหมือนหินดัดและโฟตอนเหมือนเด็กฮอกกี้ตัวน้อย” Makoto Fujiwara โฆษกทีมแคนาดาของ ALPHA กล่าว “เราพยายามชะลอหินดัดผมโดยการยิงลูกหมาใส่มันเฉพาะเมื่อมันเคลื่อนมาหาเรา มันยากมากในระดับอะตอมดังนั้นเราจึงใช้ประโยชน์จากเอฟเฟกต์ doppler เพื่อปรับแต่งลูกเพื่อให้พวกเขาสามารถโต้ตอบกับหินเมื่อมันเดินทางมาหาเราไม่ใช่ห่างจากเราหรือนั่งพักผ่อน”
ผล Doppler – ที่ความยาวคลื่นที่สังเกตได้ของแสงถูกบีบหรือยาวขึ้นหากแหล่งกําเนิดแสงกําลังเดินทาง
เข้าหรือออกจากผู้สังเกตการณ์ทําให้นักวิทยาศาสตร์สามารถปรับแต่งความยาวคลื่นของโฟตอนได้อย่างแม่นยําเพื่อให้พวกเขาถูกดูดซึมโดยอนุภาคแอนติไฮโดรเจนเท่านั้นหากพวกเขาเข้ามาหาพวกเขาชะลออนุภาคแอนติไฮโดรเจนลง
ปฏิสสารที่เย็นลงจะช่วยให้นักวิจัยสามารถทําการวัดที่แม่นยํายิ่งขึ้นเปิดการทดลองที่หลากหลายเพื่อสํารวจความลึกลับที่ลึกที่สุดของฟิสิกส์ ตัวอย่างเช่นการทิ้งเมฆปฏิสสารในระยะทางหนึ่งพวกเขาสามารถทดสอบได้ว่ามันตอบสนองต่อแรงโน้มถ่วงในลักษณะเดียวกับสสารปกติหรือไม่ หรือโดยการส่องแสงบนเมฆนี้พวกเขาสามารถเปรียบเทียบระดับพลังงานของแอนติไฮโดรเจนกับของสสารปกติที่มีความแม่นยําเป็นประวัติการณ์
ฟูจิวาระรู้สึกตื่นเต้นเป็นพิเศษที่จะใช้ปฏิสสารที่เย็นลงในการทดลองอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์
”เราต้องการรับแอนตี้อะตอมหนึ่งอะตอมในสุญญากาศและแยกมันออกเป็นควอนตัมซ้อนทับเพื่อสร้างรูปแบบการแทรกแซงกับตัวเอง” ฟูจิวาระกล่าวกับ Live Science การซ้อนทับควอนตัมช่วยให้อนุภาคขนาดเล็กมากเช่นแอนติไฮโดรเจนปรากฏในที่มากกว่าหนึ่งแห่งพร้อมกัน ในฐานะที่เป็นอนุภาคควอนตัมประพฤติเหมือนทั้งอนุภาคและคลื่นพวกเขาสามารถแทรกแซงตัวเองเพื่อสร้างรูปแบบของยอดเขาและรางเช่นเดียวกับที่คลื่นจากทะเลเคลื่อนที่ผ่านเบรกเกอร์
”ด้วยวิธีนี้เราสามารถศึกษาวิธีที่มันโต้ตอบกับกองกําลังอื่น ๆ ได้อย่างแม่นยําและคุณสมบัติทั่วไปของมันคืออะไร”ทีมงานยังได้เสนอให้ส่งแอนตี้อะตอมไปยังพื้นที่ว่างรวมถึงการรวมเข้าด้วยกันเพื่อผลิตโมเลกุลปฏิสสารตัวแรกของโลก
ผลการวิจัยของนักวิจัยได้รับการตีพิมพ์เมื่อวันที่ 31 มีนาคมในวารสาร Nature
ตีพิมพ์ครั้งแรกในวิทยาศาสตร์สดเว็บสล็อต
