สล็อตเว็บตรง แตกง่าย นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จครั้งใหม่ในการต่อต้านไฮโดรเจน BY โซฟี บุชวิค | เผยแพร่เมื่อ 19 ธ.ค. 2559 21:00 น ศาสตร์กับดักปฏิสสารของ ALPHA
กับดักที่มันเกิดขึ้น N. MADSEN, ALPHA/SWANSEA via Nature
แบ่งปัน
“ดิ
เครื่องมือฟิสิกส์เลเซอร์ต้านไฮโดรเจนที่ CERN
แอนตี้ช็อปแบบครบวงจรของคุณ
ปฏิสสารซึ่งเป็นคู่แฝดที่เท่ากันแต่ตรงกันข้ามกับของเก่าทั่วไป เป็นวัสดุที่จู้จี้จุกจิก ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างอะตอมของปฏิสสารที่ง่ายที่สุดและทำให้พวกมันเสถียร ตอนนี้พวกเขาได้ทำการตรวจวัดโครงสร้างภายในของแอนติไฮโดรเจนเป็นครั้งแรกแล้ว
ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบแรกในตารางธาตุ
และประกอบด้วยอิเล็กตรอนหนึ่งตัวที่โคจรรอบโปรตอนหนึ่งตัว แอนติไฮโดรเจนในกระจกมีแอนติอิเล็กตรอนหรือโพซิตรอนหนึ่งอันและแอนติโปรตอนหนึ่งอัน หากโพซิตรอนและอิเล็กตรอนชนกัน พวกมันจะทำลายล้างกันและกันและปล่อยพลังงานออกมา เหมือนกันสำหรับปฏิกิริยาระหว่างโปรตอนกับแอนติโปรตอน เนื่องจากจักรวาลของเราเต็มไปด้วยอิเลคตรอน โปรตอน และการรวมกันของทั้งสอง จึงเป็นเรื่องยากอย่างยิ่งที่จะรักษาการต่อต้านอนุภาคไว้เป็นเวลานาน
นั่นเป็นความท้าทายที่นักฟิสิกส์จัดการกับเครื่องมือฟิสิกส์เลเซอร์ป้องกันไฮโดรเจน (Antihydrogen Laser Physics Apparatus – ALPHA) ของ CERN พวกเขาสร้างสุญญากาศในขวดแม่เหล็ก จากนั้นจึงโยนโพซิตรอนและแอนติโปรตอนลงไป ตามหลักการแล้ว ทั้งสองจะรวมกันเป็นแอนติไฮโดรเจน ขวดจะรักษาปฏิสสารให้คงที่ จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ก็สามารถศึกษามันได้—ด้วยเลเซอร์แน่นอน
ไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์กักเก็บแอนติไฮโดรเจนไว้เป็นเวลาหนึ่งในสี่ของชั่วโมงเต็ม—นานกว่าความพยายามครั้งก่อนๆ ในเหตุการณ์สำคัญล่าสุด นักวิจัย ALPHA ประสบความสำเร็จในส่วนถัดไปของภารกิจ: พวกเขาใช้เลเซอร์เพื่อศึกษาโครงสร้างของแอนติไฮโดรเจน ผลลัพธ์ถูกตีพิมพ์ในวารสารNatureเมื่อวันจันทร์
“สิ่งนี้เคยเป็นนิยายวิทยาศาสตร์—ซึ่งคุณสามารถเก็บปฏิสสารไว้และศึกษามันแบบนี้” นักฟิสิกส์เจฟฟรีย์ แฮงสท์ โฆษกของ ALPHA กล่าว “มันเป็นสิ่งที่ไม่นานมานี้ถือว่าเป็นไปไม่ได้ ความจริงที่ว่าเรากำลังทำสิ่งนี้อยู่นั้นเป็นการปฏิวัติสำหรับเรา”
Hangst และเพื่อนร่วมงานของเขาได้ทำการตรวจวัดแอนติไฮโดรเจนด้วยสเปกโทรสโกปีเป็นครั้งแรก สเปกโตรสโคปีเป็นวิธีการเปิดเผยโครงสร้างภายในของอะตอม แม้ว่าเรามักจะนึกภาพอิเล็กตรอนที่โคจรรอบนิวเคลียสของอะตอมแบบที่ดาวเคราะห์โคจรรอบดาวฤกษ์ แต่จริงๆ แล้ว มันสามารถ “โคจร” ได้ในระดับพลังงานระดับใดระดับหนึ่ง เมื่อคุณส่องแสงไปที่อะตอม อิเล็กตรอนของอะตอมจะใช้พลังงานนั้นเพื่อกระโดดขึ้นไปที่ระดับพลังงานที่สูงขึ้น จากนั้นจะกระโดดกลับลงมาโดยปล่อยพลังงานออกมาเป็นแสงในกระบวนการ
เนื่องจากระดับพลังงานในอะตอมมีระยะห่างกันตามระยะทางที่กำหนด อิเล็กตรอนจะดูดซับและปล่อยพลังงานแสงในปริมาณที่เฉพาะเจาะจงและไม่ต่อเนื่องในการกระโดดแต่ละครั้ง และปริมาณนั้นจะสะท้อนอยู่ในสีของแสง ตัวอย่างเช่น หากคุณต้องการกระตุ้นอิเล็กตรอนอิสระของอะตอมไฮโดรเจนจากสถานะพื้นดิน (ระดับพลังงานต่ำสุด) ไปจนถึงระดับที่สูงกว่านั้น คุณจะต้องยิงลำแสงเลเซอร์ไปที่อะตอมด้วยความยาวคลื่นเฉพาะของอัลตราไวโอเลต แสงสว่าง.
เพื่อทำการทดสอบแอนติไฮโดรเจนแบบเดียวกัน
นักวิจัยของ ALPHA จะต้องสร้างมันขึ้นมาและยึดไว้ ซึ่งถือเป็นความสามารถทางเทคนิคในตัวของมันเอง จากนั้นพวกเขาก็ต้องตีด้วยเลเซอร์ ในการทดลองทางสเปกโทรสโกปีส่วนใหญ่ประเภทนี้ พวกมันจะส่องแสงบนอะตอมของสสารกว่าล้านล้านอะตอม ในกรณีนี้ พวกมันทำงานกับปฏิสสารเพียง 15 อะตอม
“เมื่อคุณมีอะตอมเพียงไม่กี่อะตอม คุณต้องฉลาดกว่านี้มาก และมันยากกว่ามาก” Hangst กล่าว นอกจากนี้ยังหมายความว่าจะมีความแน่นอนน้อยลงในการวัด “นี่เป็นเพียงก้าวแรก” เขากล่าวเสริม “และเราจะใช้เวลาอีกหลายปีข้างหน้าในการปรับปรุง”
“อัลฟ่า…
กับดักปฏิสสารของ ALPHA
กับดักที่มันเกิดขึ้น
งานในอนาคตจะต่อยอดจากความก้าวหน้านี้เพื่อวัดระดับพลังงานของแอนติไฮโดรเจนได้อย่างแม่นยำ เมื่อเปรียบเทียบกับระดับพลังงานของไฮโดรเจน นักวิจัยสามารถเข้าใจได้ดีขึ้นว่าสสารและปฏิสสารแตกต่างกันอย่างไร และนั่นอาจเป็นกุญแจสู่หนึ่งในปริศนาที่ใหญ่ที่สุดในจักรวาล: ทำไมเราถึงมาที่นี่?
ในทางทฤษฎี บิ๊กแบงน่าจะผลิตสสารและปฏิสสารในปริมาณที่เท่ากัน และเนื่องจากสารทั้งสองจะทำลายล้างซึ่งกันและกันเมื่อสัมผัสกัน พวกมันจะปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลแล้วหายไป เหลือไว้แต่จักรวาลที่ว่างเปล่า
“ปฏิสสารเป็นปัญหาศูนย์” Hangst กล่าว “สำหรับความสำเร็จทั้งหมดของเรา เราไม่สามารถอธิบายได้ว่าทำไมจักรวาลถึงอยู่รอด”
ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์มีเทคนิคในการดักจับและศึกษาปฏิสสารแล้ว พวกเขาสามารถเริ่มเปรียบเทียบมันกับสสารในหลายแง่มุมได้ นอกเหนือจากระดับพลังงานแล้ว ทีม ALPHA กำลังวางแผนการทดลองเพื่อดูว่าแอนติไฮโดรเจนตอบสนองต่อแรงโน้มถ่วงอย่างไร
“เราอยู่ในสถานที่ที่เหมาะสมในเวลาที่เหมาะสม เราได้เรียนรู้วิธีทำเช่นนี้แล้ว” Hangst กล่าว “มันเปิดโอกาสใหม่ๆ มากมาย” สล็อตเว็บตรง แตกง่าย
