Πείραμα που συγκρίνει την ύλη με την αντιύλη

… με τεράστια ακρίβεια

Σύμφωνα με το θεώρημα CPΤ στη φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων, ένα σύστημα παραμένει αμετάβλητο αν γίνουν οι εξής μετασχηματισμοί: τα σωματίδια αντικατασταθούν από τα κατοπτρικά συμμετρικά αντισωματίδιά τους και αντιστραφεί η ροή του χρόνου. Η ιδιότητα αυτή που αναφέρεται και ως «αναλλοίωτο CPT», αποτελεί δόγμα του Καθιερωμένου Προτύπου των στοιχειωδών σωματιδίων και δείχνει πως η αντιύλη είναι ο τέλειος καθρέφτης της ύλης εφόσον αντικατασταθούν τα ηλεκτρικά φορτία με τα αντίθετά τους.
Για να ισχύει το «αναλλοίωτο CPT» πρέπει το ειδικό φορτίο των σωματιδίων να ταυτίζεται κατ’ απόλυτη τιμή με το ειδικό φορτίο των αντισωματιδίων τους (ειδικό φορτίο = ο λόγος του ηλεκτρικού φορτίου προς την μάζα). Κάτι που συμφωνεί με τα μέχρι στιγμής πειραματικά δεδομένα.
Όμως οι φυσικοί επαναλαμβάνουν τα πειράματά τους προσπαθώντας να βελτιώσουν όλο και περισσότερο την ακρίβεια των μετρήσεών τους.
Σε μια τελευταία πειραματική εργασία που δημοσιεύεται στο Nature (High-precision comparison of the antiproton-to-proton charge-to-mass ratio) αναφέρεται η πιο ακριβής πειραματική σύγκριση του λόγου φορτίο προς μάζα μεταξύ πρωτονίου και αντιπρωτονίου.
Το πείραμα πραγματοποιήθηκε από την ομάδα BASE (Baryon Antibaryon Symmetry Experiment) στον Antiproton Decelerator (AD) του CERN, χρησιμοποιώντας ένα σύστημα παγίδων φορτισμένων σωματιδίων Penning, για τη σύγκριση αντιπρωτονίoυ με αρνητικό φορτισμένο ιόν υδρογόνου(Η^–), αντί του πρωτονίου.

Η πειραματική διάταξη που χρησιμοποιήθηκε από την ερευνητική ομάδα BASE

Τα αντιπρωτόνια δημιουργούνται χρησιμοποιώντας το σύγχροτρο πρωτονίων, τον παλαιότερο επιταχυντή σωματιδίων στο CERN. Εκεί επιταχύνονται πρωτόνια μέχρι την ενέργεια των 26 GeV και στη συνέχεια προσπίπτουν σε στόχο ιριδίου. Από τις συγκρούσεις πρωτονίων με πυρήνες ιριδίου δημιουργούνται νέα σωματίδια και αντισωματίδια, μεταξύ των οποίων και αντιπρωτόνια. Με την χρήση κατάλληλων μαγνητών, τα αντιπρωτόνια διαχωρίζονται και οδηγούνται στον επιβραδυντή αντιπρωτονίων (Antiproton Decelerator – AD) που έχει την ικανότητα να επιβραδύνει τα αντιπρωτόνια σε τέτοιες ταχύτητες, ώστε οι φυσικοί να μπορούν να τα μελετήσουν στις παγίδες ιόντων.
Το αποτέλεσμα του πειράματος έδειξε ότι το ειδικό φορτίο πρωτονίου ταυτίζεται κατ’ απόλυτη τιμή με το ειδικό φορτίο του αντιπρωτονίου με ακρίβεια 69 προς 1 τρισεκατομμύριο, επιβεβαιώνοντας την θεμελιώδη συμμετρία CPT μεταξύ ύλης και αντιύλης.
Το Καθιερωμένο Πρότυπο των στοιχειωδών σωματιδίων είναι η θεωρία που περιγράφει τα στοιχειώδη σωματίδια και τις αλληλεπιδράσεις τους – χωρίς όμως να είναι μια πλήρης θεωρία. Οποιαδήποτε ελάχιστη διαφορά στις απόλυτες τιμές των ειδικών φορτίων πρωτονίου και αντιπρωτονίου θα αποτελέσει μια δραματική πρόκληση όχι μόνο για το Καθιερωμένο Πρότυπο αλλά και για το βασικό πλαίσιο της σωματιδιακής φυσικής.

πηγή: home.web.cern.ch 
         physicsgg

Φυσικοί και Φυσική από το διαδίκτυο