อะตอมของแอนติไฮโดรเจนได้รับการทำให้เย็นลงด้วยเลเซอร์เป็นครั้งแรก ซึ่งปูทางไปสู่การศึกษาที่แม่นยำซึ่งสามารถเปิดเผยได้ว่าทำไมจึงมีสสารมากกว่าปฏิสสารในเอกภพ การทำความเย็นดำเนินการโดยทีมนักฟิสิกส์นานาชาติที่ CERN ในสวิตเซอร์แลนด์ ซึ่งใช้เลเซอร์ชนิดใหม่ในการทำให้แอนติอะตอมเย็นลง จากนั้นวัดการเปลี่ยนแปลงทางอิเล็กทรอนิกส์ที่สำคัญในแอนติไฮโดรเจนด้วย
ความแม่นยำ
อย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน ความก้าวหน้าของพวกเขาอาจนำไปสู่การปรับปรุงการทดสอบคุณสมบัติหลักอื่นๆ ของปฏิสสาร ในทุกกระบวนการที่เคยสังเกตในห้องทดลองและเกือบทุกกระบวนการที่แบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ของอนุภาคคาดการณ์ไว้ การสร้างอนุภาคจะมาพร้อมกับการสร้างปฏิอนุภาค
ของมันเสมอ ในทางกลับกัน เมื่ออนุภาคและปฏิอนุภาคมาพบกัน ทั้งสองจะทำลายล้าง อย่างไรก็ตาม ข้อเท็จจริงอย่างหนึ่งที่เถียงไม่ได้ก็คือเราอาศัยอยู่ในจักรวาลที่สร้างจากสสารเกือบทั้งหมด ซึ่งทำให้เกิดคำถามว่าสสารจำนวนมากถูกสร้างขึ้นโดยปราศจากปฏิสสารในปริมาณที่เท่ากันที่บิกแบงได้อย่างไร
ในแบบจำลองมาตรฐาน คุณสมบัติทางกายภาพของอนุภาค (เช่น อิเล็กตรอน) ดูเหมือนจะเท่ากันและตรงข้ามกับปฏิสสารที่เทียบเท่า (โพซิตรอน) เช่น อิเล็กตรอนและโพซิตรอนมีมวลเท่ากันแต่มีประจุไฟฟ้าตรงข้ามกัน เป็นต้น ดังนั้น การมองหาความแตกต่างเล็กน้อยระหว่างอนุภาคและปฏิสสารที่เทียบเท่ากัน
อาจทำให้เห็นความไม่สมดุลของสสาร-ปฏิสสารในเอกภพ วิธีหนึ่งในการทำเช่นนี้คือสร้างและศึกษาแอนติไฮโดรเจนซึ่งประกอบด้วยโพซิตรอนและแอนติโปรตอน ปัญหาการทำลายล้างเช่นเดียวกับไฮโดรเจนทั่วไป คุณสมบัติทางควอนตัมของแอนติไฮโดรเจนจะชัดเจนขึ้นที่อุณหภูมิต่ำ การทำให้แอนติอะตอมเย็น
ลง เช่น แอนติไฮโดรเจน นั้นยังห่างไกลจากความตรงไปตรงมา เทคนิคหลายอย่างในการทำให้สสารเย็นลงนั้นไม่มีอยู่จริง: การระบายความร้อนด้วยความเห็นอกเห็นใจ ซึ่งอะตอมจะสูญเสียพลังงานโดยการชนกับอะตอมต่างๆ นั้นไม่สามารถทำได้เนื่องจากพวกมันจะทำลายล้าง การทำความเย็นแบบระเหย
ซึ่งอะตอม
ที่เย็นที่สุดทั้งหมดออกจากกับดักและรับพลังงานไปด้วยนั้น เป็นไปไม่ได้ในขณะนี้ เนื่องจากปฏิสสารนั้นผลิตได้ยากมาก: “มันไม่ใช่ตัวเลือกสำหรับปฏิสสาร” เจฟฟรีย์ แฮงสต์แห่งมหาวิทยาลัยออร์ฮูสในเดนมาร์กกล่าว ซึ่งทำงานเกี่ยวกับ การทดลอง“เราไม่มีตัวเลข เราไม่มีความหนาแน่น”
ความเป็นไปได้ประการหนึ่งคือการทำให้เย็นลงด้วยดอปเปลอร์ ซึ่งทำงานในลักษณะที่ขัดแย้งกันโดยการทำให้อะตอมตื่นเต้น หากอะตอมถูกฉายรังสีด้วยความถี่เลเซอร์ต่ำกว่าที่จำเป็นในการกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงทางอิเล็กทรอนิกส์ อะตอมที่เคลื่อนที่เข้าหาลำแสงจะเห็นการแผ่รังสีเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน
และอาจดูดซับโฟตอน เมื่อสถานะกระตุ้นนี้สลายตัว มันจะปล่อยพลังงานออกมามากกว่าที่ดูดซับไว้ในตอนแรก ทำให้ตัวอย่างเย็นลง เทคนิคนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายกับอะตอมอื่น ๆ แต่ประสบปัญหากับไฮโดรเจน ซึ่งเป็นอะตอมหนึ่งที่มีปฏิสสารอยู่ การเปลี่ยนผ่านที่เหมาะสมเพียงอย่างเดียวคือการเปลี่ยน
ผ่านไลแมน-แอลฟาระหว่างออร์บิทัล 1s และ 2p ซึ่งเกี่ยวข้องกับแสงที่ความยาวคลื่นอัลตราไวโอเลตในสุญญากาศประมาณ 121 นาโนเมตร อย่างไรก็ตาม ไม่มีเลเซอร์ที่ใช้งานได้จริงในภูมิภาคนี้ และความพยายามที่จะพัฒนาเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง 121 นาโนเมตรได้ก่อตั้งขึ้นหลังจากความพยายามหลายปี
“ทุกข์มาก”
สำหรับงานใหม่ ในแคนาดา แนะนำให้พวกเขาลองใช้การระบายความร้อนด้วยเลเซอร์แบบพัลซิ่ง และร่วมกับเพื่อนร่วมงาน ออกเดินทางเพื่อผลิตอุปกรณ์ที่ผลิตพัลส์เลเซอร์ขนาด 121.6 นาโนเมตรจากแสงเลเซอร์แบบคลื่นต่อเนื่อง 729.4 นาโนเมตร: “เมื่อมองย้อนกลับไป ดูเหมือนจะเป็นสิ่งที่ชัดเจนที่ต้องทำ”
“รับความเศร้าโศกจากเพื่อนร่วมงานของเราบางคนเมื่อเขาเสนอสิ่งนี้และเมื่อพวกเขาเริ่มสร้างเลเซอร์”
จากนั้นนักวิจัยได้ออกแบบกับดักแม่เหล็กทรงกระบอกที่มีปลายโปร่งใส ที่ปลายด้านหนึ่ง พวกเขาฉีดสารต่อต้านโปรตอนจากเครื่องชะลอการต้านโปรตอนของเซิร์น ในอีกด้านหนึ่ง พวกเขาเพิ่มโพซิตรอน
หลังจากผ่านไปหลายชั่วโมง แอนติไฮโดรเจนประมาณ 1,000 อะตอมได้สะสมอยู่ที่ใจกลางกับดัก จากนั้นนักวิจัยใช้เลเซอร์เพื่อทำให้อะตอมเย็นลง พวกเขาไม่ได้รายงานอุณหภูมิสุดท้ายในเอกสารของพวกเขา เนื่องจากอะตอมยังไม่ถึงจุดสมดุลทางความร้อน แต่จุดยอด ที่แหลมขึ้นเผยให้เห็นว่า
อะตอมเคลื่อนที่ช้ากว่าที่เคยทำได้ หลักการสมมูลของไอน์สไตน์ต่อมา นักวิจัยได้วัดความถี่ของการเปลี่ยนแปลงระหว่างออร์บิทัล 1 และ 2 วินาทีในแอนตีไฮโดรเจน: “เป็นสิ่งที่เราเข้าใจดีที่สุดเกี่ยวกับไฮโดรเจน มันวัดได้แม่นยำอย่างแน่นอนที่ประมาณ 10 -15” “และนั่นคือสิ่งที่เรา ต้องการเปรียบเทียบกับ
สารต้านไฮโดรเจน” ผลลัพธ์ใหม่ของพวกเขาแสดงความแม่นยำที่ดีขึ้นจากการทำความเย็น และพวกเขาตั้งใจที่จะรายงานการเปรียบเทียบกับไฮโดรเจนในงานในอนาคต ทีมยังต้องการศึกษาคุณสมบัติอื่นๆ ของแอนตีไฮโดรเจน โดยเริ่มจากหลักการสมมูลของไอน์สไตน์ ซึ่งกล่าวว่าสสารและปฏิสสาร
(ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในงานนี้) เห็นพ้องกันว่า: “ความท้าทายหลักในการทำให้ไฮโดรเจนหรือแอนติไฮโดรเจนเย็นลงคือ…การสร้างรังสีเลเซอร์ในช่วงเวลาสั้นๆ ความยาวคลื่นที่มีความบริสุทธิ์ทางสเปกตรัมที่จำเป็น… คุณกำลังสร้างสิ่งนี้ขึ้นมาจากการทดลองที่ซับซ้อนมากนี้ ก่อนอื่นคุณต้องสร้างแอนติโปรตอน
หากต้องการดูวิธีการทำงาน ให้พิจารณาการสลายตัวของอนุภาค xi ที่เป็นลบซึ่งประกอบด้วยดาวน์ควาร์กและควาร์กแปลก ๆ สองตัว ให้กลายเป็นไพออนเชิงลบ (ซึ่งมีแอนติควาร์กขึ้นและควาร์กลง) และอนุภาคแลมบ์ดาที่เป็นกลาง (หนึ่งขึ้น หนึ่งลง และควาร์กประหลาดหนึ่งตัว)
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
