پادماده منجمد ممکن است سرمنشاء کیهان را فاش کند
بسیار نادر است و معمولا فقط ۱۴۲ میلیاردم ثانیه طول می کشد.
پوزیترونیوم می تواند مقدار زیادی انرژی آزاد کند. این می تواند ماهیت “ضد ماده” را که در ابتدای جهان وجود داشت روشن کند و مطالعه آن می تواند فیزیک، درمان سرطان و حتی سفرهای فضایی را متحول کند.
اما تجزیه و تحلیل این ماده گریزان تقریباً غیرممکن است زیرا اتم های آن دائماً در حرکت هستند.
اکنون دانشمندان راهی برای حل این مشکل پیدا کرده اند: فریز کردن آن با لیزر.
دکتر روگرو کاراویتا، که این تحقیق را در سازمان اروپایی تحقیقات هسته‌ای (سرن) در نزدیکی ژنو رهبری می‌کرد، می‌گوید: فیزیکدانان عاشق پوزیترونیوم هستند. “این یک اتم منحصر به فرد برای آزمایش با پادماده است.”
اکنون کل این رشته تحصیلی رفع انسداد شده است.»
اما پوزیترونیوم دقیقا چیست؟
این یک اتم عجیب است که هم ماده و هم پادماده را در خود دارد – چیزی واقعاً غیرعادی.
ماده چیزی است که جهان اطراف ما از آن ساخته شده است، از جمله ستارگان، سیارات و بدن ما.
ضد ماده در نقطه مقابل قرار دارد. زمانی که کیهان متولد شد، مقادیر مساوی از هر دو وجود داشت، اما ضد ماده اکنون در طبیعت بسیار نادر است و مقدار بسیار کمی از آن به طور طبیعی وجود دارد.
به گفته لیزا گلاگلر، دانشجوی دکترا که روی این پروژه کار می کند، یافتن اینکه چرا اکنون ماده بیش از پادماده در جهان وجود دارد – و بنابراین چرا وجود داریم – گام بزرگی به سوی یک نظریه جدید و کامل تر از تکامل جهان خواهد بود. کائنات. و پوزیترونیوم ممکن است کلید حل این معما باشد.
او می گوید: پوزیترونیوم یک سیستم بسیار ساده است. ۵۰ درصد ماده و ۵۰ درصد پادماده. ما امیدواریم که اگر تفاوتی بین این دو وجود داشته باشد، بتوانیم آن را در این سیستم راحت‌تر از سیستم‌های پیچیده‌تر ببینیم.»
در یکی از اولین آزمایش‌ها، می‌توان از پوزیترونیوم منجمد برای آزمایش اینکه آیا بخش پادماده آن از نظریه نسبیت عام اینشتین مانند ماده پیروی می‌کند یا خیر استفاده کرد.
نمودار زیر نشان می دهد که چرا پوزیترونیوم بسیار منحصر به فرد است.
راست: پوزیترونیوم یک الکترون منفی و یک پوزیترون مثبت دارد. سمت چپ: اتم هیدروژن از یک پروتون مثبت و یک الکترون منفی تشکیل شده است
ماده از اتم هایی تشکیل شده است که ساده ترین آنها هیدروژن است که فراوان ترین عنصر در جهان است. هیدروژن از یک پروتون با بار مثبت در مرکز و یک الکترون با بار منفی در اطراف آن تشکیل شده است.
از طرف دیگر پوزیترونیوم از یک الکترون و پادماده آن یعنی پوزیترون تشکیل شده است.
این ترکیب اولین بار در سال ۱۹۵۱ توسط دانشمندان آمریکایی کشف شد. اما درس خواندن سخت است چون سبک و سرزنده است.
اما سرد کردن آن باعث کاهش سرعت اتم های آن می شود و مطالعه آن را برای محققان آسان تر می کند.
تاکنون سردترین دما برای پوزیترونیوم در خلاء حدود ۱۰۰ درجه سانتیگراد است. اکنون تیم سرن با استفاده از تکنیکی به نام خنک کننده لیزری دمای آن را به بیش از ۱۰۰ درجه سانتیگراد کاهش داده است. این یک فرآیند دشوار و پیچیده است که در آن نور لیزر به اتم‌ها تابیده می‌شود تا از حرکت آنها جلوگیری شود. نتایج این تحقیق در مجله علمی «Physics Review Letters» منتشر شده است.
پروفسور مایکل چارلتون، کارشناس پوزیترونیوم در دانشگاه سوانسی که در این مطالعه شرکت نداشت، می گوید برای اینکه پوزیترونیوم برای تحقیقات قابل استفاده باشد، باید تا دمای منفی ۲۶۰ درجه سانتیگراد خنک شود و روش لیزری راهی را باز کرده است. به این.
او به بی بی سی گفت: «گام اول بسیار دلگرم کننده است. در را برای دیدن طرف مقابل باز می کند و با نشان دادن گوشه ای از عصر جدید فیزیک پوزیترونیوم ما را وسوسه می کند.”
پوزیترونیوم در کارخانه ضد ماده سرن تولید و خنک می شود
سرن تنها گروهی نیست که به دنبال پوزیترونیوم منجمد است. گروه KK در توکیو در آستانه انتشار نتایج مشابهی است.
به نظر می رسد که این یک مسابقه علمی است که گروه های دیگری را از سراسر جهان جذب کرده است، زیرا این ماده دارای مزایای عملی بالقوه فوق العاده ای است. هنگامی که یک الکترون و یک پوزیترون با هم ترکیب می شوند، مقدار زیادی انرژی آزاد می کنند که می تواند برای ایجاد لیزرهای پرتو گامای قدرتمند استفاده شود.
برخی از کاربردهای دیگر شامل تصویربرداری پزشکی و درمان سرطان است و برخی حتی در مورد آن به عنوان وسیله ای برای به حرکت درآوردن فضاپیماها با سرعت نزدیک به سرعت نور صحبت می کنند که سفر بین ستاره ای را در آینده ای دور ممکن می کند.
یک مطالعه اخیر در کارخانه ضد ماده سرن انجام شد که اخیراً بزرگترین مقدار شناخته شده اتم های ضد ماده هیدروژن را در جهان تولید و ذخیره کرده است.
سال گذشته، تیم دیگری از محققان چگونگی واکنش آنتی هیدروژن به گرانش را آزمایش کردند. آنها دریافتند که به سمت پایین سقوط می کند، اما هنوز نمی دانند که آیا با همان سرعت هیدروژن معمولی سقوط می کند یا خیر.
منبع: بی بی سی
