Kas antiaine kukub üles?

25. juuni 2008, 09:59

Kavandamisel on terve rida katsed, mis
selgitaks üht suurt küsimust füüsikas: kuidas mõjub antiainele
gravitatsioon?

Antiaine on tavalise aine peegelversioon, mida teadlased on uurinud aastakümneid. Nad teavad, et antiosakestel on sama mass, mis tavalistel osakestel, kuid vastupidine laeng. Siiani ei tea aga keegi, kuidas gravitatsioon neile osakestele mõjuda võiks, kirjutas fyysika.ee New Scientisti vahendusel.

Nüüd tahavad aga mitmed uurimisgrupid mõõta, kuidas Maa antiainet enda poole tõmbab. Selleks kavatsetakse luua horisontaalne kiir ja vaadelda, kuidas gravitatsioon seda kallutab.

Komplitseeritud katsed ei pruugi näidata mingit erinevust tavalise ja antiaine langemise vahel. Mõned teadlased loodavad aga siiski näha midagi täiesti ootamatut, mis viiks uute gravitatsioonisarnaste jõudude avastamiseni, ehk isegi antigravitatsioonini.

"Kui antiaine langeb kiiremini, tähendaks see vähemalt ühe, ilmselt siiski kahe uue jõu avastamist. Kui see aga liigub hoopis ülespoole, siis on vale meie arusaam üldrelatiivsusest," ütles Thomas Phillips, Duke'i ülikooli füüsik.

Tõukejõud

Üldjoontes eeldatakse, et gravitatsioon mõjub antiainele samamoodi kui tavalisele ainele. Kvantgravitatsiooniteooriad, mis üritavad ühendada kvantmehaanikat ja üldrelatiivsusteooriat, jätavad aga võimaluse, et olemas on kaks gravitatsioonisarnast jõudu.

Tavalise aine korral on need jõud teineteise suhtes vastassuunalised, kustutades niimoodi teineteise mõju. Antiaine korral võivad need jõud muutuda ja osakest isegi kiiremini Maa poole tõmmata.

Antigravitatsiooni võimalus ei ole füüsika standardmudelis välistatud, seetõttu arvavad mõned uurijad, et gravitatsioon hoopis tõukab antiainet. See võib seletada, miks seni on leitud nii vähe antiainet, kuigi teooriate kohaselt pidi antiainet ja ainet varajases universumis olema võrdselt.

Uus füüsika?

Lootus vaadelda uut ja kummalist füüsikat on pannud mitmed uurijad sealhulgas Phillipsi kavandama uusi kiirendikatseid. Ta on teinud ettepaneku katsetada Fermilabis antivesinikuga.

Ka CERNile on tehtud ettepanekud vähemalt kaheks katseks. Kõige kaugemale on jõudnud eksperiment nimega AEGIS, mis võib anda esimesed tulemused viie aasta jooksul.

Kõik eksperimendid uuriksid gravitatsiooni antivesinikule, osakestele, millel on sama mass kui vesinikul, kuid antiprootonid prootonite asemel ja positronid elektronide asemel.

Antivesiniku valmistamiseks on mitmeid võimalusi, kõik nad saavad alguse antiprootonitest, mis saadakse kiirendites statsionaarsete sihtmärkide prootonitega pommitamisel.

Keeruline ülesanne

Kuid antivesinikku on raske kontrollida ja kuna anihhileerub kontaktis tavalise ainega, võib selle asukohta tavalisest ainest detektoritega raske jälgida olla, ütles USAs Los Alamose rahvuslaboratooriumis töötav teoreetiline füüstik Michael Nieto.

"Katse on keeruline ja ma aplodeerin juba söakuse eest seda üritada," kommenteeris Nieto AEGIS katset. "Enamikus osakestefüüsika alastes katsetes on teada, mida kiir endast kujutab, kuidas seda käsitleda, samuti on teada, et detektor toimib. Ülesanne on keeruline."

Antivesiniku kiire asukohta loodetakse määrata, suunates selle läbi kahe spetsiaalse difraktsioonivõre. Kui kiir läbib esimest võret, anihilleerub osa antivesinikku võre materjaliga, sama juhtub ka teise võre juures.

Tekkinud heleduse-tumeduse mustrid peaksid määrama kiire asukoha ühe protsendilise täpsusega. Nieto ütleb aga, et kui täpsuseks saavutatakse ka ainult 10 protsenti, on see suurepärane.

Varasemad katsed

AEGIS meeskond nendib, et eksperimendid on keerulised ja mingit erinevust aine ja antiaine vahel ei pruugi ilmneda, samal ajal ütleb Phillips, et gravitatsiooni mõju erinevused võivad mõõtmiseks liiga väikesed olla. Kuid kinnitatakse, et katsed on üritamist väärt.

"Kui ma peaks kasti šampanja peale kihla vedama, ütleks ma, et vesinik ja antivesinik langevad täpselt ühtemoodi," ütles AEGIS projekti liige Michael Doser, kuid lisas, et selle kasti šampanjat sooviks ta kaotada.
Varem on üritatud gravitatsiooni mõju uurida laetud antiosakeste peal. Katse viidi läbi 1990. aastate algul CERN-is.

Kuna osakesed on laetud, siis on nad väga tundlikud igasugustele elektri- ja magnetväljadele. Projekti juhtunud Michael Holzschieter New Mexico ülikoolist ütles, et praegusest lihtsam katse, oleks võinud tagada AEGIS-ega võrdse täpsuse, kuid seoses antiprootonite allika sulgemisega 1995. aastal projekt lõppes.

Äripäev http://www.aripaev.ee/img/id-aripaev.svg
08. July 2008, 14:14
Otsi:

Ava täpsem otsing