Anti-hidrojen spektrumunu neden bugüne kadar gözlemlemedik? Antimadde çalışmak neden bu kadar zor?
Fizikçi şu cevabı verdi: Antimadde ilk kez 1932'de deneysel olarak doğrulanmasına rağmen, Aralık 2016'dan önce hiç kimse antimadde atomik spektrum görmemişti.
Hidrojenin atomik spektrumu. Gözlemek için biraz hidrojen alın, ısıtın ve yaydığı ışığı gözlemleyin. Çok basit. Antihidrojen (görünür) tam olarak aynı spektruma sahiptir, ancak onu elde etmek çok daha zordur.
Antimadde ile ilgili sorun, onun hiçbir şeye dokunmasına izin verememenizdir. Dokunulduğunda: Bang. Bir seferde sadece birkaç atom kullanabileceğimiz düşünülse de, bu bir "patlama" dan daha fazlasıdır. Üretilme şekli nedeniyle, antimaddenin herhangi bir şeye dokunmasını önlemek özellikle zordur. Doğada, antimadde büyük miktarlarda mevcut değildir, çünkü her şey gibi, sonunda bir şeye çarpacaktır, ancak diğer her şeyden farklı olarak, yalnızca bir kez çarpabilir. Bu, onu bulacak hiçbir yeriniz olmadığı anlamına gelir: Karşımaddeyi çıkaramaz veya çıkaramazsınız, yalnızca onu yapabilirsiniz.
Parçacıklarla çarpışarak yapıyoruz. Bir yerde toplanacak kadar fazladan enerji olduğunda, yeni parçacıklar aynı anda parçacık / karşı parçacık çiftleri biçiminde üretilecektir. Genellikle, madde ve antimadde üretmek için yeterli enerji olduğunda, enerji de bu yeni parçacıkları hareket ettirmek için yeterlidir.
Sol: Kurşun iyonları birbirine ışık hızında vurulur. Sağda: Bir çift kurşun iyonu birbirine çarptıktan sonra, detektör tarafından gözlemlenen yeni parçacığın yörüngesi.
Antimadde üretildikten sonra, ışık hızından (yakın) yürüme hızına yavaşlatılmalıdır ve daha sonra yüksek vakumda yüzmesini sağlamak için sadece elektromanyetik alan kullanılır. Ancak elektrik alanı yalnızca yüklü parçacıklar için etkilidir; nötr maddeler (aynı miktarda pozitif ve negatif yüke sahiptirler) çekilmez veya itilmez.
Aynı zamanda atomik spektrum, atomdaki farklı enerji seviyeleri arasında geçiş yapan ve düşen elektronlar veya pozitronlar (antielektronlar) tarafından üretilir. Fakat antiproton ve pozitronu bir kez antihidrojen yaratmak için bir araya koyduğunuzda, elektriksel olarak nötr bir atomunuz olur, bu atom anında kabınızın dibine düşer ve bir karıncanın ayağının gücüyle doğrudan yok edilir. Antimadde atomları endişelenmeye değmez).
Neyse ki, hidrojen ve antihidrojen dahil birçok atomun bir "manyetik momenti" vardır. Elektriksel olarak nötr olmalarına ve elektrik alanlarına tepki vermemelerine rağmen, küçük çubuk mıknatıslar gibi davranırlar ve bunu onları havada tutmak için kullanabiliriz. Öyle olsa bile, bu çok kolay bir iş değil; tamamen eğlence için, diğer mıknatıslarla havada belirli bir mıknatısı havada gezdirmeyi deneyebilirsiniz (pes edene kadar tüm düşme ve başarısızlık sürecinin hızlı bir şekilde fark edeceksiniz, Eğlenceden çok bir öğrenme deneyimi olarak görülmesi daha uygundur.)
Nükleer fizikçiler yeterince eğlenceli olmadıkları için durmadılar, soğuk (yavaş) atomu havada tutmanın bir yolunu akıllıca buldular. Sözde "farklı kutuplar çeker ve aynı kutuplar birbirini iter" geçerli değildir, çünkü her atomun hem kuzey kutbu hem de güney kutbu vardır. Bunun yerine, daha ince (zayıf) bir etkiye güvenmeliyiz: Hidrojen "diyamanyetiktir", yani güçlü bir manyetik alanı ittiği anlamına gelir.
Yakınlaştırıldıktan sonra görülen su ve kurbağalar diyamanyetiktir ve son derece güçlü bir manyetik alanda (~ 16 Tesla) yüzmelerini mümkün kılar. İronik bir şekilde, bu tek bir atomun üzerinde gezinmekten daha kolaydır, çünkü birbirine yapışmış büyük bir atom koleksiyonu bu kadar hızlı zıplamaktan çok uzaktır.
Öyle olsa bile, hızlandırıcıdan yeni oluşturulmuş antiprotonları ve pozitronları manyetik olarak yakalayın, bunları birleştirin ve sığ bir çanakla bir yangın fıskiyesinden su almaya çalışıyormuş gibi gezdirin. Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü (CERN), yaklaşık% 28 etkili antihidrojen üretmek için antiprotonları ve pozitronları kullanır. Bu atomların daha sonra yakalanması yalnızca yaklaşık% 0,056 etkilidir. Belirli bir girişimde üretilen 90.000 antiproton arasında, ortalama olarak yalnızca 14'ü başarılı bir şekilde kontrollü antihidrojene dönüştürüldü.
Tüm bu "küçük sorunların" üstesinden başarıyla geldikten sonra, geriye kalan tek şey, bir lazer ışını tarafından uyarılan bir düzine atom tarafından yayılan ışığı doğru bir şekilde ölçmektir. Bu da çok zordur, ancak bu kadar küçük numuneleri ölçmek çok zahmetli olduğu için.
Bu arada, nihai sonuç, anti-hidrojen spektrumunun geleneksel, ilgi çekici olmayan (bulaşık yıkama suyunun ana bileşenlerinden biri olarak) hidrojen spektrumuna çok benzemesi ve birbirinden ayırt edilememesidir. Bu, insanları "Evrende neden artık antimadde yok" sorusuyla baş başa bırakır. Antimadde yaptığımızda, aynı miktarda konvansiyonel madde de üretiyoruz ve aynı durum, üretim / yok etme sürecini her bildiğimizde aynı oluyor. İnsanların beklentisi, madde ile antimadde arasında temel bir fark olması ve bunların ayırt edilebilmesidir. Bu fark, sözde "aynı ama zıttır" den çok daha derin olmalıdır. Bu uzun zamandır beklenen deney, pozitronların ve antiprotonların elektronlar ve protonlarla tamamen aynı şekilde (ancak tersi) etkileşime girdiğini gösterdi. Ve her zaman keşfetmemizi bekleyen ayrıntılar ve daha fazla şey vardır, bu yüzden: bir sonraki araştırmamıza devam edin. Bilim için.
Referans
1. Wikipedia Ansiklopedisi
2. Astronomik terimler
3. Fizikçi-Ye Ying
İlgili herhangi bir içerik ihlali varsa, silmek için lütfen 30 gün içinde yazarla iletişime geçin
Lütfen yeniden basım için yetki alın ve bütünlüğü korumaya ve kaynağı belirtmeye dikkat edin
