küsimus allub gravitatsioonilisele külgetõmbele. Einsteini üldrelatiivsusteooria oli ennustanud, et ka antiaine peaks langema Maale samal viisil. Seni puuduvad aga otsesed eksperimentaalsed tõendid selle kohta. ALPHA eksperiment CERNis on esimene otsene katse, mille mõju on täheldatud raskus antiaine liikumise kohta. Leiud välistasid tõrjuva "antigravitatsiooni" ja kinnitasid seda raskus mõjutusi küsimus ja antiainet sarnasel viisil. Täheldati, et antivesiniku aatomid (positron orbiidil antiprooton) langesid Maale samamoodi nagu vesinikuaatomid.
Antiaine koosneb antiosakestest (positronid, antiprootonid ja antineutronid on elektronide, prootonite ja neutronite antiosakesed). küsimus ja antiaine hävitavad teineteist täielikult kokkupuutel, jättes endast maha energia.
küsimus ja antiainet loodi alguses võrdsetes kogustes universum Suure Paugu poolt. Antiainet me aga praegu loodusest ei leia (aine-antiaine asümmeetria). Aine domineerib. Selle tulemusena on arusaamine antiaine omadustest ja käitumisest puudulik. Seoses gravitatsiooni mõjuga antiaine liikumisele oli üldine relatiivsusteooria ennustanud, et ka antiainet tuleks samal viisil mõjutada, kuid selle kinnituseks puudus otsene eksperimentaalne vaatlus. Mõned olid isegi väitnud, et erinevalt mateeriast (mis allub gravitatsioonile) antiaine võib alluda tõrjuvast "antigravitatsioonist", mis on välistatud hiljuti avaldatud CERNi ALPHA eksperimendi järeldustega.
Esimene samm oli antiaatomite valmistamine laboris ja nende kontrollimine, et vältida nende kokkupuudet ainega ja hävitamist. See võib tunduda lihtne, kuid selleks kulus üle kolme aastakümne. Teadlased nullisid antivesiniku aatomid kui ideaalse süsteemi antiaine gravitatsioonilise käitumise uurimiseks, kuna antivesiniku aatomid on elektriliselt neutraalsed ja stabiilsed antiaine osakesed. Uurimisrühm võttis laboris toodetud negatiivselt laetud antiprootoneid ja sidus need naatrium-22 allikast pärit positiivselt laetud positronitega, et luua antivesiniku aatomeid, mis seejärel suleti magnetpüünisesse, et vältida aine aatomitega hävitamist. Magnetpüünis lülitati välja, et võimaldada antivesinikuaatomitel vertikaalses aparaadis ALPHA-g kontrollitult välja pääseda, ja mõõdeti vertikaalsed asendid, kus antivesiniku aatomid ainega annihileeruvad. Teadlased püüdsid lõksu umbes 100 antivesiniku aatomist koosnevad rühmad. Nad vabastasid aeglaselt 20 sekundi jooksul ühe rühma antiaatomeid, vähendades voolu ülemises ja alumises magnetis. Nad leidsid, et ülemise ja alumise osa anti-aatomite osakaal vastas simulatsioonide aatomite tulemustele. Samuti leiti, et antivesiniku aatomi kiirendus oli kooskõlas üldtuntud kiirendusega, mis on tingitud raskus mateeria ja Maa vahel, mis viitab sellele, et antiaine on allutatud samale gravitatsioonilisele külgetõmbele kui ainele ja mitte mingile tõrjuvale "antigravitatsioonile".
See leid on verstapost antiaine gravitatsioonilise käitumise uurimisel.
***
Allikad:
- CERN 2023. Uudised – CERNi ALPHA eksperiment vaatleb gravitatsiooni mõju antiainele. Postitatud 27. september 2023. Saadaval aadressil https://www.home.cern/news/news/physics/alpha-experiment-cern-observes-influence-gravity-antimatter Sissepääs 27. septembril 2023.
- Anderson, EK, Baker, CJ, Bertsche, W. et al. Gravitatsiooni mõju jälgimine antiaine liikumisele. Nature 621, 716–722 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06527-1
***
