Imaginea unui laborator de fizică energetică ridicată.
Mări / Având în vedere cât de dezordonat este un laborator tipic de fizică, CERN este la fel de probabil să piardă animatorul pe care intenționează să îl stocheze.

Materia, în ciuda faptului că este omniprezentă aici pe Pământ, este un pic de mister. Cea mai mare parte a materiei din Univers vine sub formă de materie întunecată, care nu pare să aibă interacțiuni semnificative cu lumina sau cu altă materie. Între timp, forma mai familiară a materiei nu ar trebui să fie deloc aici. Ar fi trebuit creat în cantități egale cu antimateria, permițându-le celor doi să se anihileze reciproc în urma Big Bang-ului.

Fizicienii au descoperit câteva moduri de a sparge simetria materiei / antimateriei, dar nu sunt suficiente pentru a da seama de marea predominanță a materiei. Așadar, există o mulțime de idei care plutesc în jurul valorii de a face față, iar unele dintre ele sunt chiar testabile. Una dintre cele mai intrigante categorii de soluții leagă cele două mari probleme cu materia: legarea prevalenței materiei de existența unei particule specifice de materie întunecată.

Acum, oamenii de știință au făcut niște antimaterii într-un laborator și au folosit asta pentru a testa una dintre aceste idei. Testul a devenit liber, punând limite pe posibila legătură între materia întunecată și absența antimateriei.

Întâlnește axionul

Timp de mai mulți ani, cercetarea s-a concentrat pe o clasă de particule potențiale de materie întunecată numite WIMPs, pentru interacțiunea slabă a particulelor masive. Aceste particule grele, cu mișcare relativ lentă, sunt cele mai potrivite pentru proprietățile materiei întunecate, deduse din comportamentul Universului nostru. Însă căutările WIMP-urilor – inclusiv cele efectuate la „Big Hadron Collider”, precum și detectoarele dedicate – nu au reușit să le găsească. Acest lucru a determinat mulți cercetători să înceapă să ia în considerare alternative la WIMP-uri atunci când vine vorba de materia întunecată.

Una dintre aceste alternative este axionul, o particulă propusă pentru prima dată ca mod de soluționare a problemelor într-o zonă fără legătură a fizicii numită cromodinamică cuantică. Axiile ar fi mai ușoare decât WIMP-urile, dar totuși prezente în număr suficient de mare pentru a da seama de materia întunecată, fără a fi nevoie de particule suplimentare. Deoarece proprietățile lor au fost deja definite prin rolul lor în cromodinamica cuantică, există o mulțime de idei pentru a testa existența axionului. Unele dintre aceste teste sunt în prezent în curs.

Noul studiu depășește cu mult simpla încercare a existenței axiunilor. În schimb, explorează dacă ar putea interacționa diferit cu antimateria decât cu materia obișnuită. Nu numai că acest lucru ar oferi dovezi despre existența axionului, dar ar putea să sugereze de ce antimateria a sfârșit atât de rar în Universul nostru.

Sau mai degrabă, nu reușești să o întâlnești

Deci, cum te gândești să cauți interacțiuni axion-antimaterie? La fel ca particulele obișnuite, particulele antimaterie au o rotire care se va alinia cu câmpurile magnetice externe. Totuși, ca un vârf, acea rotire poate suferi precesiune, în care se învârte în jurul unei alinieri directe cu câmpul magnetic. Dacă axiunile există și interacționează cu antimateria, acestea ar trebui să facă acest lucru într-un mod care să modifice această vâlvă. Și, dacă axiunile sunt materie întunecată, interacțiunile respective ar trebui să fie suficient de frecvente încât să le vedem.

Marele „dacă” pentru ca această experiență să funcționeze este că nu trebuie doar să obțineți o anumită antimaterie, dar trebuie să o împiedicați să nu funcționeze în materie obișnuită pentru o perioadă suficientă de timp pentru a face măsurători repetate pe spinarea sa. În mod convenabil, CERN are doar biletul pentru apucarea unor antimaterii și pentru a-l ține.

Aceasta le-a permis să măsoare precesiunea antimateriei, ceea ce a produs un rezultat care nu se distinge de ceea ce vă așteptați dacă aciunile nu ar exista. Asta nu înseamnă că interacțiunea nu are loc. Cu toate acestea, înseamnă că orice interacțiune care are loc se întâmplă cu axiuni care au proprietăți diferite decât cele asumate în acest experiment. Prin excluderea treptată a posibilelor proprietăți ale axionului, experimente de genul acesta și altele le-ar putea în cele din urmă să le scoată în considerare – de exemplu, dacă masele de axie care ar funcționa ca materie întunecată ajung să fie excluse, este mult mai puțin important să avem în vedere existența lor.

Desigur, aceasta este doar pentru acțiuni care, de asemenea, se întâmplă să interacționeze cu antimateria diferit de modul în care interacționează cu materia obișnuită. Nu există niciun motiv anume pentru a crede că există și alte, apoi optimismul – în special optimismul că am putea lega două probleme enervante în fizică în același timp.

Natură, 2019. DOI: 10.1038 / s41586-019-1727-9 (Despre DOI).

Sursa articol

LĂSAȚI UN MESAJ

Please enter your comment!
Please enter your name here