Studiuesit në Organizatën Evropiane për Kërkime Bërthamore (CERN) në Zvicër kanë konfirmuar, me shkallën më të lartë të sigurisë, se fizikani Albert Einstein kishte të drejtë kur pretendoi në Teorinë e tij të Përgjithshme të Relativitetit më shumë se njëqind vjet më parë se antimateria duhet të sillet si materie dhe të bie teposhtë.
Gjatë Big Bengut, materia dhe antimateria duhet të ishin kombinuar dhe anuluar njëra-tjetrën, duke mos lënë asgjë përveç dritës, dhe pse nuk e bënë këtë është një nga misteret e mëdha të fizikës, dhe zbulimi i dallimeve midis materies dhe antimateries është çelësi për zgjidhjen e misterit. Të dyja u krijuan në sasi të barabarta në Big Bengun që formoi universin tonë.
Edhe pse materia është kudo, tani është e vështirë të gjesh të kundërtën e saj, megjithatë, studimi i fundit ka zbuluar se materia dhe antimateria reagojnë ndaj gravitetit në të njëjtën mënyrë. Vëzhgimi i këtij fenomeni të thjeshtë u ka shpëtuar fizikantëve për dekada, dhe tani është konfirmuar se, si çdo gjë tjetër që përjeton gravitetin, antimateria bie poshtë, sipas një studimi të botuar në revistën “Nature”.
“Për shkak se graviteti është shumë më i dobët se forcat e tjera të kudogjendura si tërheqja elektrostatike apo magnetizmi, ndarja e tij nga efektet e tjera në laborator është një çështje delikate”, thotë Geoffrey Hangst, i cili drejton eksperimentin ALPHA-g në CERN. Sipas tij, graviteti është aq i dobët sa “duhet të jesh vërtet i kujdesshëm.” Për të testuar këtë parim, Hangst dhe bashkëpunëtorët e tij krijuan një eksperiment që do të tregonte se çfarë ndodh kur një atom neutral antihidrogjen bie.
“Është pothuajse e pamundur të bësh një eksperiment me një grimcë të ngarkuar, kështu që antihidrogjeni është një kandidat i përsosur,” thotë Hangst. Grimcat e antimateries krijohen në mënyrë rutinore në laboratore, kështu që, për shembull, shumica e grimcave të prodhuara nga përplasjet e grimcave me energji të lartë bëhen çifte – një grimcë materie dhe antigrimca e saj.
Por është e vështirë që antigrimcat të kombinohen në antiatom, sepse grimcat e antimateries zakonisht janë jetëshkurtër. Kur një antigrimcë takohet me një grimcë, ato pushojnë së ekzistuari dhe kthehen në energji, në një proces të quajtur asgjësim. Në një botë të përbërë kryesisht nga materia, kjo e bën të vështirë që grimcat e antimateries të gjejnë njëra-tjetrën. CERN është aktualisht i vetmi vend në botë ku mund të prodhohet antihidrogjen. Ai ka një përshpejtues që krijon antiprotone nga përplasjet e protoneve me shpejtësi të lartë dhe një ‘ngadalësues’ që i ngadalëson ato aq sa për të mbajtur veten për manipulime të mëtejshme.
Në eksperimentin ALFA-g, antiprotonet kombinohen me pozitronet e mbledhura nga një burim radioaktiv. Pasi krijuan një gaz të hollë prej mijëra atomesh antihidrogjen, studiuesit e shtynë atë në një bosht vertikal 3 metra të lartë të rrethuar nga mbështjellje elektromagnetike superpërçuese. Ata mund të krijojnë një lloj ‘kallaji’ magnetik për të parandaluar që antimateria të hyjë në kontakt me materien dhe të shkatërrojë vetveten. Më pas studiuesit lanë disa nga antiatomët më të nxehtë të largoheshin, kështu që gazi në kanaçe u bë më i ftohtë, vetëm 0.5°C mbi zero absolute – dhe antiatomet e mbetur lëviznin ngadalë. Hulumtuesit më pas dobësuan gradualisht fushat magnetike në pjesën e sipërme dhe të poshtme dhe zbuluan antiatomet duke përdorur dy sensorë.
Kur hapni ndonjë enë gazi, përmbajtja ka tendencë të përhapet në të gjitha drejtimet, por në këtë rast shpejtësitë e ngadalta të antiatomeve nënkuptonin që graviteti kishte një efekt të dukshëm: shumica e tyre iknin nga hapja e poshtme dhe vetëm një e katërta nga lart. Për t’u siguruar që kjo asimetri është për shkak të gravitetit, studiuesit duhej të kontrollonin fuqinë e fushave magnetike me saktësi të madhe.
Rezultatet ishin në përputhje me antiatomët që ndikoheshin nga e njëjta forcë gravitacionale si atomet e hidrogjenit. Kufijtë e gabimit janë ende mjaft të mëdha, por eksperimenti të paktën mund të përjashtojë përfundimisht mundësinë që antihidrogjeni të lëvizë lart.
Eksperimente të ngjashme do të synojnë të testojnë nëse graviteti vepron me të njëjtën forcë në antimaterie siç vepron mbi lëndën. Edhe mospërputhja më e vogël mund të ndihmojë në zgjidhjen e një prej problemeve më të mëdha në fizikë – se si Universi u përbë pothuajse tërësisht nga materia, edhe pse sasi të barabarta të materies dhe antimateries duhet të kishin rezultuar nga Big Bengu.
“Dallimi në sjelljen gravitacionale të materies dhe antimateries do të kishte implikime të mëdha për fizikën, por vëzhgimi i drejtpërdrejtë ka qenë një ëndërr për dekada,” thotë Clifford Will, një teoricien i specializuar në gravitetin në Universitetin e Floridës në Gainesville. Në botën e antimateries, bërthamat atomike përbëhen nga antiprotone të ngarkuara negativisht, të orbituara nga antielektrone ose pozitrone të ngarkuar pozitivisht.
Megjithatë, sipas modelit standard të fizikës së grimcave, ngarkesat e kundërta duhet të jenë kryesisht i vetmi ndryshim: grimcat dhe antigrimcat duhet të kenë pothuajse të gjitha të njëjtat veti. Në veçanti, eksperimentet kanë konfirmuar se pozitronet dhe antiprotonet kanë të njëjtat masa si homologët e tyre të lëndës, brenda gabimeve të vogla eksperimentale.
Sipas teorisë së përgjithshme të relativitetit të Ajnshtajnit, të gjitha objektet me të njëjtën masë duhet të kenë të njëjtën peshë, domethënë duhet të kenë saktësisht të njëjtin nxitim gravitacional. Në vitin 2010, ekipi i Hangst ishte i pari që kap antihidrogjenin për një kohë të gjatë, dhe duke filluar nga viti 2016, ata ishin në gjendje të masin se si antiatomët thithin dritën.
“Por eksperimenti i gravitetit kërkonte një nivel të ri sofistikimi. Kjo është gjëja më e vështirë që kemi bërë,” thotë ai. Ruggero Caravita, një fizikan nga Instituti Kombëtar i Fizikës Bërthamore të Italisë në Trento, thekson se askush nuk do të priste që antimateria të dalë jashtë sepse antiprotonet përbëhen nga antikuarkë, të cilët përbëjnë më pak se 1 përqind të masës së antiprotonit, ndërsa pjesa tjetër është energji që i mban të bashkuar.
“Ne prisnim që çdo devijim, nëse ka, nuk mund të ishte më shumë se 1 përqind. Kalimi përtej kësaj do të prishte jo vetëm teorinë e gravitetit, por edhe modelin standard të fizikës së grimcave. Megjithatë, rezultati ALPHA-g ishte një pikë kthese, Karavita është duke udhëhequr eksperimentin e tretë të CERN-it, të quajtur AEgIS, i cili do të përpiqet të masë forcën gravitacionale në një rreze atomesh antihidrogjen në mungesë të ndonjë fushe magnetike.
Vetë ALPHA-g synon saktësinë 1 për qind, duke i lënë atomet e antihidrogjenit të kërcejnë lart e poshtë dhe të formojnë një mbivendosje kuantike me vetveten. Por vetëm për shkak se antimateria nuk bie, kjo nuk do të thotë se ajo bie saktësisht me të njëjtën shpejtësi si materia. Për hapat e ardhshëm në kërkim, ekipi po përmirëson eksperimentin e tyre për ta bërë atë më të ndjeshëm, për të parë nëse ka një ndryshim të vogël në shkallën e rënies së antimateries, thuhet në studim./Katror.info
Përgatiti:
