دانشمندان روشی را برای شناسایی دقیق پاد ماده ابداع کردند

پاییز سال گذشته بود که دانشمندان مرکز تحقیقاتی سرن (CERN) برای نخستین بار موفق به مشاهده و سنجش طیف نوری پاد ماده شدند، که از ذره مخالف هیدروژن، یعنی پاد-هیدروژن ساطع شده بود.

این موفقیت تازه آغاز کار دانشمندان بود. حال در این مرکز، جزئیاتی در مورد ساختار پادهیدروژن با استفاده از روش های طیف سنجی به دست آمده که نقطه عطفی در تلاش بشر برای درک جهان هستی به شمار می رود.

محققان کانادایی تحت پیمان همکاری آلفا (ALPHA) برای نخستین بار نشان دادند که خطوط طیفی پاد هیدروژن، دقیقاً مشابه طیف هیدروژن است. البته این نتیجه کاملاً مورد انتظار بود و اگر چیزی جز این به دست می آمد، تمام درک ما از  سازوکار جهان هستی زیر سؤال می رفت.

hamrah-mechanic

یکی از بزرگ ترین اسرار علم فیزیک نوین، این است که چرا همه چیز از یک نوع ماده ساخته شده، در حالی که دو نوع ماده در جهان هستی وجود دارد. مدل استاندارد فیزیک پیش بینی می کند که تمام ذرات جهان، همتایی دوقلو دارند؛ یعنی ذره ای با ویژگی های یکسان اما برعکس.

به عنوان مثال، الکترون با بار منفی، ذره دیگری به نام پوزیترون را با ویژگی های کاملاً مشابه اما بار مثبت روبروی خود می بیند. فرضیه بعدی این است که اگر دو ذره مخالف با یکدیگر برخورد کنند، از بین رفته و تابش گاما را به وجود می آورند.

اما باز هم این سؤال وجود دارد که چرا در جهان، مقدار زیادی از یک نوع ماده داریم و با جهانی تهی از ماده و سرشار از تابش های گاما روبرو نیستیم. اگر اندکی عدم تعادل در تقارن آشکار جهان هستی وجود داشت، می توانستیم این وضعیت و تشکیل میلیاردها کهکشان پس از مهبانگ را توجیه کنیم.

بهترین راه برای پاسخ به این سؤالات، تحقیق روی پاد ماده و بررسی تفاوت های آن با ماده است، و برای این کار باید مقدار زیادی پاد ماده را در یک مکان گردآوری کنیم؛ عملی که به هیچ وجه ساده نیست.

تیم آلفا توانست با استفاده از حلقه کاهنده سرعت پادپروتون در مرکز سرن، 90 هزار پادپروتون را جمع آوری کند. در مرحله بعد، باید هر پادپروتون را با یک پوزیترون ترکیب کرد تا پادهیدروژن به دست آید. این محققین بیش از 1.6 میلیون پوزیترون تولید کردند، اما در نهایت فقط موفق به تولید 25000 اتم پادهیدروژن شدند.

یکی از مهم ترین چالش های این دانشمندان، محصور نگه داشتن پادهیدروژن ها بود تا از برخورد آنها با ماده و از بین رفتنشان جلوگیری شود. «جاستین مونیش» عضو این تیم می گوید:

پاداتم ها را نمی توان در محیط عادی نگه داشت، بلکه باید آنها را درون یک محفظه مغناطیسی ویژه محصور نمود.

در نهایت پس از آزمایشات مختلف، دانشمندان توانستند فقط 194 پاداتم را به دام بیندازند، رقمی که دشواری های تحقیقات روی پادماده را به خوبی نشان می دهد.

خوشبختانه این مقدار پاد ماده، کافی بود تا محققین بتوانند آنها را در معرض تابش امواج مایکروویو قرار داده و برای نخستین بار، طیف مشخصه پادهیدروژن را با دقت بسیار بالا به دست آورند. این نتیجه، اثبات کرد که خطوط طیفی پاد هیدروژن دقیقاً متناظر با طیف مشخصه هیدروژن هستند.

«جفری هنگست» یکی دیگر از دانشمندان این پروژه می گوید:

طیف سنجی در تمام حوزه های علم فیزیک به ابزاری بسیار مهم تبدیل شده، و اکنون وارد عصر طیف سنجی پاد ماده شده ایم ... موضوعی که چند سال پیش از محدوده تصوراتمان هم خارج بود.

گفتنیست با ابداع این روش و برداشتن نخستین گام موفقیت آمیز، راه برای مطالعه هرچه بیشتر پادماده و درک بهتر جهانی که در آن زندگی می کنیم، باز شده است. انسان در آزمایشگاه توانسته پادماده بسازد، اما چرا در جهان هستی با مقادیر بسیار جزئی از آن روبرو هستیم؟ شاید پادهیدروژن بتواند پاسخ این معما را بدهد.

بلیط هواپیما

مطالب مرتبط

قوی‌ترین میدان مغناطیسی جهان توسط ستاره‌ شناسان کشف شد

ستاره شناسان با بررسی سیگنال‌های پرتو ایکس یک ستاره نوترونی، قوی ترین میدان مغناطیسی شناخته شده جهان را کشف کردند. میدان مغناطیسی این ستاره نوترونی ده‌ها میلیون برابر قوی تر از هر میدان مغناطیسی است که تاکنون در آزمایشگاه‌های زمین ایجاد شده است.ستاره نوترونی با نام «GR J1008-57»، متعلق به مجموعه‌ای خاص بوده و در... ادامه مطلب

دانشمندان از طریق شبیه‌سازی ظاهر ماده تاریک را به تصویر کشیدند

سوالات زیادی درباره ماده تاریک وجود دارد و دانشمندان پژوهش‌های زیادی پیرامون آن انجام می‌دهند. محققان اخیرا موفق به شبیه‌سازی ماده تاریک با جزئیات بسیار بالا شده‌اند.چگونه می‌توان ماده‌ای که قابل دیدن نیست را مطالعه کرد؟ این موضوع چالش بزرگی است که اخترشناسان برای مطالعه ماده تاریک با آن دست و پنجه نرم می‌کنند. در... ادامه مطلب

برخورددهنده هادرونی بزرگ سرن پس از دو سال خاموشی به کار افتاد

برخورددهنده هادرونی بزرگ پس از دو سال خاموش ماندن به خاطر تعمیرات و ارتقاء دوباره روشن خواهد شد تا به محققان در کشف اسرار علم فیزیک کمک کند. شتاب دهنده ذره‌ای جدید این برخورددهنده که Linac 4 نام دارد، در چند هفته اخیر آزمایش شده و پتانسیل تولید اشعه‌های بسیار پرقدرت را دارد.فعالیت‌های برخورددهنده هادرونی... ادامه مطلب

فیزیکدانان برای اولین بار تعامل میان کریستال‌های زمان را مشاهده کردند

دانشمندان به تحقیق پیرامون کریستال‌های زمان ادامه می‌دهند و حالا تیمی از محققان برای اولین بار شاهد تعامل میان دو کریستال زمان بوده‌اند.کریستال زمان فاز عجیبی از ماده محسوب می‌شود که تقارن انتقال زمان (TTS) را زیرپا می‌گذارد و تا چند سال پیش غیرممکن به نظر می‌رسید. کریستال‌های عادی با ساختار اتمی بسیار منظم خود... ادامه مطلب

بسته‌های موج فضازمان؛ خلق کلاس جدید لیزر که قوانین فیزیک را زیرسوال می‌برد

دانشمندان موفق به ایجاد کلاس جدیدی از پرتو لیزر شده‌اند که ظاهرا قوانین فیزیک نور را نقض می‌کند. این کلاس جدید که «بسته‌های موج فضازمان» نام دارد، از قوانین متفاوت شکست نور پیروی می‌کند و می‌تواند منجر به ایجاد فناوری‌های ارتباطی جدید شود.نور با سرعت‌های متفاوتی از میان مواد مختلف عبور می‌کند و سرعت آن... ادامه مطلب

مونتاژ بزرگترین رآکتور همجوشی هسته‌ای جهان آغاز شد؛ شبیه‌سازی خورشید در فرانسه

از چندین دهه پیش دانشمندان در حال پژوهش پیرامون رآکتور همجوشی هسته‌ای هستند و حالا فرایند ساخت بزرگترین نمونه آن آغاز شده و تا سال ۲۰۲۵ به پایان می‌رسد.این رآکتور هسته‌ای با نام «ITER» یا «رآکتور گرماهسته‌ای آزمایشی بین‌المللی» از سال ۱۹۸۵ در حال توسعه است و یکی از جاه‌طلبانه‌ترین پروژه‌های حوزه انرژی در تاریخ... ادامه مطلب

ویجیاتو

نظرات ۱

وارد شوید

برای گفتگو با کاربران، وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود

رمزتان را گم کرده‌اید؟