saak is onderhewig aan gravitasie-aantrekking. Einstein se algemene relatiwiteit het voorspel dat antimaterie ook op dieselfde manier aarde toe sou val. Daar was egter geen direkte eksperimentele bewyse tot dusver om dit aan te toon nie. ALPHA-eksperiment by CERN is die eerste direkte eksperiment wat die effek van waargeneem het swaartekrag oor die beweging van antimaterie. Die bevindinge het afstootlike 'teen-swaartekrag' uitgesluit en dit beweer swaartekrag invloede saak en antimaterie op soortgelyke wyse. Daar is waargeneem dat atome van antiwaterstof ('n positron wentel 'n antiproton) op die aarde geval het op dieselfde manier as atome van waterstof.
Antimaterie is saamgestel uit antideeltjies (positrone, antiprotone en antineutrone is antideeltjies van elektrone, protone en neutrone). saak en antimaterie vernietig mekaar heeltemal wanneer hulle in aanraking kom en energie agterlaat.
saak en antimaterie is vroeg in gelyke hoeveelhede geskep heelal deur Big Bang. Ons vind egter nie antimaterie nou in die natuur nie (materie-antimaterie asimmetrie). Materie oorheers. As gevolg hiervan is die begrip van eienskappe en gedrag van antimaterie onvolledig. Met betrekking tot die effek van swaartekrag op die beweging van antimaterie, het algemene relatiwiteitsteorie voorspel dat antimaterie ook op soortgelyke wyse beïnvloed moet word, maar daar was geen direkte eksperimentele waarneming om dit te bevestig nie. Sommige het selfs aangevoer dat anders as materie (wat onderhewig is aan swaartekrag), antimaterie kan onderhewig wees aan afstootlike 'antiswaartekrag' wat deur die onlangs gepubliseerde bevindings van CERN se ALPHA-eksperiment uitgesluit is.
Die eerste stap was om anti-atome in die laboratorium te maak en om dit te beheer om te verhoed dat hulle materie teëkom en vernietig. Maklik mag dit klink, maar dit het meer as drie dekades geneem om dit te doen. Die navorsers het antiwaterstofatome as 'n ideale stelsel om die gravitasiegedrag van antimaterie te bestudeer omdat antiwaterstofatome elektries neutrale en stabiele deeltjies van antimaterie is. Die navorsingspan het negatief gelaaide antiprotone wat in die laboratorium geproduseer is geneem en hulle met positief gelaaide positrone van 'n natrium-22 bron gebind om antiwaterstofatome te skep wat daarna in 'n magnetiese lokval opgesluit is om vernietiging met materieatome te voorkom. Die magnetiese lokval is afgeskakel om antiwaterstofatome op 'n beheerde wyse in 'n vertikale apparaat ALPHA-g te laat ontsnap en die vertikale posisies waar die antiwaterstofatome met materie vernietig, is gemeet. Die navorsers het groepe van ongeveer 100 antiwaterstofatome vasgevang. Hulle het antiatome van een groep stadig vrygestel oor 'n tydperk van 20 sekondes deur stroom in die boonste en onderste magnete te verminder. Hulle het gevind dat die proporsie van anti-atome wat deur die bo- en onderkant bestaan het, ooreenstem met die resultate vir atome van simulasies. Daar is ook gevind dat die versnelling van 'n antiwaterstofatoom ooreenstem met bekende versnelling a.g.v swaartekrag tussen materie en die Aarde wat daarop dui dat antimaterie onderworpe is aan dieselfde gravitasie-aantrekking as materie en nie aan enige afstootlike 'antigravitasie' nie.
Hierdie bevinding is 'n mylpaal in die studie van gravitasiegedrag van antimaterie.
***
Bronne:
- CERN 2023. Nuus – ALPHA-eksperiment by CERN neem die invloed van swaartekrag op antimaterie waar. Geplaas 27 September 2023. Beskikbaar by https://www.home.cern/news/news/physics/alpha-experiment-cern-observes-influence-gravity-antimatter Toegang op 27 September 2023.
- Anderson, EK, Baker, CJ, Bertsche, W. et al. Waarneming van die effek van swaartekrag op die beweging van antimaterie. Nature 621, 716–722 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06527-1
***
