며칠 전에 자연 에 발표 된 연구에서 , CERN의 물리학 자 팀은 레이저를 성공적으로 사용하여 반물질의 원자에 대한 에너지 상태의 변화를 유도했다고보고했습니다.
반물질은 생산, 함유 및 조작이 악명 높기 때문에 실험은 우리 우주에서 가장 신비하고 희귀 한 물질 중 하나 인 안티 라트를 실험적으로 조작하는 과학자들의 능력이 큰 발전을 나타내므로 기념비적입니다.
.특히, 과학자들은 항 하수겐 원자에서 Lyman-Alpha 전이로 알려진 것을 성공적으로 유도했습니다. Lyman-Alpha 전이는 정상적인 수소 원자에서 근본적인 에너지 침입 과정 중 하나이므로, Laser University의 팀의 입자 물리학자인 Takamasa Momose에 따르면, 정상적인 수소 원자에서 항-히드로겐을 성공적으로 조작 할 수있는 능력은“반물질 과학의 새로운 시대를 열어줍니다. "이 접근법은 항 수소를 냉각시키는 관문으로, 우리의 측정의 정밀도를 크게 향상시키고 반물질과 중력 상호 작용, 이는 여전히 미스터리 인 방법을 테스트 할 수 있습니다."
.그러한 실험 기술의 발전은 물질과 반물질 사이의 기본 대칭과 반의 대칭을 조사하는 데 도움이 될 것이라고 생각되며, 관찰 가능한 우주에서 불평등 한 양의 물질과 반자국의 존재에 관한 오랜 우주론적인 질문에 대답 할 수 있습니다.
.물질과 안티 라테
우리는 모두 세 가지 유형의 입자로 구성된 정상적인 물질에 익숙합니다. 양전하로 하전 된 양성자, 중성 전하 중성자 및 음으로 하전 된 전자. 그런 다음, 반물질은 항구 입자로 구성된 물질, 동일한 질량의 입자로 구성되지만 일반적인 물질 입자의 전기 전하 또는 양자 수의 입자로 정의됩니다. 예를 들어, 안티 프로톤은 일반 양성자와 동일한 질량이지만 부정적인 전하가있는 입자입니다.
마찬가지로, 항공산 (종종 "양전자"라고 함)은 전자와 같은 질량을 가지지 만 양전하는 양전합니다. 다시 말해서, 안티 라트를 평범한 물질의 일종의 미러 이미지로 간주 할 수 있습니다. 크기와 모양은 동일하지만 다른 특성은 뒤집 혔습니다. 실제로, 물리학 자들은 항 입자가 정상 입자와 정확히 같은 방식으로 결합 할 수 있어야하며, 항 옥소, 항-메탄 등과 같은 "항-"물질 및 화학 화합물의 전체 카탈로그를 이끌어냅니다.
.물질과 반물질이 접촉 할 때, 둘 다 완전히 소멸되고 질량의 100%가 에너지로 전환됩니다. 대조적으로, 가장 효율적인 가능한 핵 융합 폭탄은 원래 반응물 질량의 약 7-10%를 에너지로 전환 할 것입니다. 질량 에너지 등가 e 에 대한 아인슈타인의 편리한 방정식 사용 = MC , 우리는 단일 그램의 물질과 단일 그램의 안티 라테어 상호 작용만으로 .002 kg 을 생성 할 것이라고 결정할 수 있습니다. × (2.98 × 10) =~ 1.8 × 10 에너지의 줄음 - 43,000 톤의 동등한 TNT의. 이 높은 에너지 잠재력은 물리학 자에게 반격을 일으켰고 투기 적 고 에너지 안티 산 반테르 기술은 수십 년 동안 공상 과학 작가의 필수품이었습니다.
우주 학적 방정식이 빅뱅에서 동일한 양과 반자 분기가 만들어 졌을 것으로 예측한다는 점을 감안할 때, 관찰 가능한 우주가 거의 전적으로 정상적인 문제로 구성된다는 것은 이상하다. 반물질은 때때로 태양 플레어 또는 고 에너지 입자 충돌과 같은 고 에너지 사건 중에 때때로 생성되지만, 해당 항 미생물이 일반적인 물질과 접촉하면 즉시 소멸됩니다. 관찰 가능한 우주에서 물질과 반물질의 비대칭은 물리학에서 해결되지 않은 큰 문제 중 하나입니다.
레이저와 반물질
Lyman 전이는 일련의 자외선 스펙트럼 라인으로 측정되며, 수소의 전자가 낮은 궤도에서 높은 궤도로 전이 될 때 방출됩니다. Lyman 전환은 본질에서 가장 근본적인 과정 중 하나이며 현대 양자 이론의 필수 부분을 형성합니다. 일련의 정확하게 시간이 지정된 레이저 버스트를 사용함으로써, 팀은 항 하이드로겐 원자의 양전자에서 유사한 전환을 유도 할 수있었습니다.
.강력한 자기장을 사용함으로써 팀은 수백 개의 항 히드로겐 원자를 포획하여 진공 상태로 매달릴 수있었습니다. 사용 된 레이저는 기술의 큰 발전을 나타내므로 주목할 만하다. 고체 공급원이 있고 나노 초 긴 펄스를 생성 할 수 있습니다. 레이저가주기를 통과함에 따라 팀은 방출 된 광자를 기록했으며, 여기에 흥분된 입자가 에너지 상태를 변화시킬 때의 특징 방출입니다. 그들이 발견 한 것은 기록 된 스펙트럼 라인 측정이 정상 수소 원자에 대한 측정과 8 개의 중요한 그림의 정밀도와 일치한다는 것이었다. 연구원들은 2 시간 동안 약 966 개의 항수소 원자에서 Lyman 전이를 성공적으로 유도했다고보고했다.
.특히, 팀은 그들의 새로운 기술이 CPT 대칭을 테스트하는 방법을 제공하기를 희망하며, 반전, 패리티 반전 및 시간 반전을 대칭하는 기본 이론이 대칭입니다. 즉, 우리 우주의 "거울 이미지"는 정확히 동일하게 작동합니다. CPT 대칭은 양자 역학과 상대성 이론에 의해 암시되는 것으로 보이지만 일부 예외는 존재할 수 있습니다. 특히, 초기 우주에서 반물질에 대한 물질의 유병률은 CPT 대칭을 위반하는 일부 프로세스에서 비롯 될 수있었습니다. 필요한 것은 대칭과 물질과 반물질 사이의 가능한 비대칭을 테스트 할 수있는 정확한 방법으로 안티 라트를 조작하는 방법입니다.
팀의 다음 단계는 정확한 질량 분광법 및 중력 측정에 충분한 냉각 된 항 하수겐의 양을 생산할 수있는 방법을 개선하는 것입니다. 이러한 실험적 방법의 발전은 물질과 반물질의 기본 대칭과 비대칭을 탐구하는 데 길이가 될 것입니다. Momose는“이것은 물리학에서 이러한 큰 질문 중 일부에 대답하는 데 조금 더 가까워집니다.”
