وقتی که کمی پادماده را بردارید و آن را رها کنید چه اتفاقی می‌افتد ؟ این سوال در مجموعه جدیدی از آزمایشات ضدگرانشی در گردهمایی مطرح شده که توسط سازمان تحقیقات هسته‌ای اروپا انجام می‌شود و بیشتر به عنوان CERN شناخته شده است و در آن آزمایشات برجسته‌ی پادماده به صورت روزانه صورت می‌گیرد. هدف آن آگاهی از حالت و پاسخ‌های ناشناخته‌‌ی پادماده است – مثلا آیا درحین افتادن و در پاسخ به گرانش به اندازه‌ی ماده به جاذبه واکنش نشان می‌دهد یا به جای آن رفتار خاصی را بروز می‌دهد.
شما ممکن است این واقعیت گیج کننده را از کلاس فیزیک دبیرستان به خاطر داشته باشید: زمانی که دو جسم با توده‌های مختلف را در خلا (و در صورت عدم وجود اصطکاک) رها کنید، هر کدام از آنها با نرخ یکسان سقوط خواهند کرد. در خلاء، یک پر و یک توپ بولینگ هر دو با سرعت ۹٫۸۱ متر در مجذور ثانیه شتاب می‌گیرند. اما ضد ماده چگونه واکنش نشان می‌دهد؟
جفری‌هانست، سخنگوی آزمایشات ALPHA در یک ویدیوی همراه با انتشار خبری گفت:
این یک سوال بسیار ساده است. اما ما جواب آن را نمی دانیم.
به منظور پاسخ به این سوال، محققین سرن دو آزمایش را به نام ALPHA-g و GBAR ایجاد کرده‌اند.
ALPHA-g با آزمایش ALPHA سرن بسیار مشترک است و پادپروتون‌ها با پوزیترون‌ها را برای ایجاد اتم‌های خنثی پادهیدروژن به هم متصل می‌کند. سپس از یک تله‌ی مغناطیسی برای جذب اتم‌های هیدروژن خنثی و از مایکروویو‌ها یا نور لیزر برای تعیین ساختار داخلی آنها استفاده می‌کند.
آزمایش ALPHA-g جدید از یک ابزار مشابه استفاده می‌کند، اما به صورت افقی به جای حالت عمودی معمول، به طوری که آنها می‌توانند پس از آن که تله‌ی مغناطیسی غیرفعال شده و جاذبه زمین به آن اثر می‌گذارد، مکان اتم‌ها را به صورت عمودی اندازه گیری کنند. با ضبط موقعیت، محققان قادر به تعیین تأثیر گرانش بر روی اتم‌های پادهیدروژن خواهند بود.
ALPHA-g محصول سال‌ها تحقیق برای تولید مقادیر کافی از پادمادهی خنثی و یا پادمادهی بدون شارژ است. تیم سرن هم اکنون می‌تواند تا ۱۰۰۰ اتم پادهیدروژن را در دستگاه ALPHA-g تولید و ضبط کند.
آزمایش ALPHA-g در فرمی آشنا به کار گرفته می‌شود در حالیکه آزمایش GBAR یک تجربه منحصر به فرد برای محققان سرن خواهد بود. GBAR با استفاده از پادپروتون‌ها از حلقه کاهش دهنده‌ی ELENA و پوزیترون‌هایی که از یک شتاب دهنده خطی کوچک تهیه شده‌اند، یون‌های پادهیدروژن با یک پادپروتون و دو پوزیترون تولید می‌کند. پس از تولید یون‌های پادهیدروژن، قبل از اینکه از نور لیزر برای جدا کردن یک پوزیترون استفاده شود و آنها را به حالت خنثی تبدیل کند می‌توانند در دمای بسیار پایین به دام افتاده و سرد شوند. محققان با اندازه گیری پاد اتم‌ها از ارتفاع ۲۰ سانتیمتر، تعیین می‌کنند که چگونه به جاذبه واکنش نشان می‌دهند.
پاتریس پرز، سخنگوی GBAR گفت:
ما امیدوار هستیم که بتوانیم اولین اندازه‌گیری‌های گرانش را با پاد ماده ایجاد کنیم، اما این یک مسابقه با زمان است. آزمایش GBAR از یک دستگاه کاملا جدید و یک پرتو پادپروتونی که هنوز در مرحله آزمایش است استفاده می‌کند. امیدواریم در سال جاری پادهیدروژن تولید کنیم و در حال آماده سازی برای اندازه گیری اثرات گرانشی روی پادماده در هنگام بازگشت پادپروتون‌ها در سال ۲۰۲۱ هستیم.
پس از انجام آزمایش‌های اولیه، محققان در حال تلاش هستند تا آزمایش‌های خود را زودتر انجام دهند زیرا شارژرهای سرن برای مدت دو سال به منظور نگهداری و تعمیر در چند هفته آینده غیرفعال خواهند شد.
با آشکارسازی اثرات جاذبه روی پادماده، محققان ممکن است بتوانند بر روی نظریه‌ی گرانش کوانتوم مانور بیشتری بدهند یا حتی به این مسئله اسخ دهند که چرا جهان در درجه اول از ماده و نه متضاد آن به نظر می‌رسد.
نظرات