پیشرفتی شگرف درباره ساختار ضدماده در دمایی نزدیک به صفر مطلق

دویچه وله
پژوهشگران مرکز تحقیقات فیزیک هسته‌ای اروپا برای نخستین بار با استفاده از نور لیزر موفق به خنک‌سازی ضدهیدروژن تا دمایی نزدیک به صفرمطلق (منفی ۲۷۳ درجه) شدند. از این طریق می‌توان به برخی از ویژگی‌های ضدماده پی برد.

مدت‌هاست که پژوهشگران در حال تحقیق در باره عدم تعادل میان ماده و پادماده (ضدماده) در کهشکان راه شیری هستند.

دانشمندان دریافته‌اند که پس از مه‌بانگ (انفجار بزرگ) ماده و پادماده به یک اندازه تولید شده است اما دلایل این راز که چرا ماده برتری یافته، هنوز کشف نشده است.

اکنون گروه پژوهشی آلفا در مرکز تحقیقات فیزیک هسته‌ای اروپا (سرن) در سوئیس برای نخستین بار موفق شده است زمینه اندازه‌‌گیری پادماده را فراهم کند.

پژوهشگران در مقاله‌ای که در آخرین شماره مجله تخصصی نیچر (Nature) منتشر شده نوشته‌اند که موفق به کاهش سرعت ضدهیدروژن از طریق پرتو لیزر شده‌اند.

آنها می‌گویند، با نور لیزر دمای فوتون (ذره بنیادی) ضدهیدروژن را تا حدود صفر مطلق (نزدیک به ۲۷۳ درجه سانتی‌گراد زیر صفر) پایین آورده‌اند و در نتیجه سرعت اتم ضدهیدروژن را به حدی رسانده‌اند که می‌توان به برخی ویژگی‌های آن پی برد.

اتم ضدهیدروژن که در حال حاضر ساده‌ترین نمونه پادماده اتمی به‌شمار می‌رود، فرصت‌های بی‌نظیری را در به‌چالش‌کشیدن چارچوب بنیادی فیزیک معاصر ارائه می‌دهد.


«سخت‌ترین آزمایش»

جفری هانگست، سخنگوی گروه پژوهشی آلفا در سرن می‌گوید: «این سخت‌ترین آزمایشی بود که ما تاکنون انجام داده‌ایم».

روش خنک کردن ماده از طریق لیزری چهار دهه پیش انجام شد و در سال ۱۹۹۷ برای استیون چو، کلود کوهن-تانودوجی و ویلیام دانیل فیلیپس جایزه نوبل فیزیک را به‌ارمغان آورد.

اما اگر حتی ده سال پیش پژوهشگری مدعی می‌شد که با لیزر می‌توان ذرات پادماده را هم خنک کرد، کمتر کسی پیدا می‌شد که حرف او را باور کند.

هانگست در توضیح روش گروه پژوهشی می‌گوید، فوتون‌ها جرم ندارند اما دارای شتاب هستند و حرکت آنها در سطح اتمی می‌تواند بسیار چشمگیر باشد. اگر جهت و فرکانس پرتو لیزر درست باشد، ذرات نور لیزر باعث کند شدن اتم‌ها می‌شوند.

او تصریح می‌کند: «تصور کنید که یک اتم هنگام حرکت در جهت منبع نور یک فوتون را جذب می‌کند. این پروسه باعث ایجاد یک ضربه کوچک در اتم می‌شود و سرعت آن را تغییر می‌دهد.»

به گفته هانگست، در این موقعیت می‌توان اتم‌ها را تا دمایی نزدیک به صفر مطلق خنک کرد.

تولید ضدهیدروژن در دمایی نزدیک به صفر مطلق امکان اندازه‌گیری دقیق‌تر ساختار داخلی و رفتار آن تحت تأثیر نیروی جاذبه را فراهم می کند.

مقایسه یافته‌های این اندازه‌گیری‌ با یافته‌هایی که در مورد هیدروژن طبیعی وجود دارد، به یافتن تفاوت‌های بین ماده و پادماده کمک می‌کند و شاید به مرور بخشی از راز بزرگ برتری یکی بر دیگری را برملا کند.