شاهکاری توسط دانشمندان مرکز سِرن
شاهکاری توسط دانشمندان مرکز سِرن
مجله علمی ایلیاد - فیزیکدانان پروژه‌ی «آلفا» در مرکز سِرن، برای اولین بار نشان داده‌اند که می‌توانند ضدهیدروژن را سرد کنند. ضدهیدروژن اتم ضدماده است که از ضدپروتون و پوزیترون تشکیل شده است.
ضدماده یکی از ضروریات موفق‌ترین مدل‌های مکانیک کوانتومی است. حدود یک قرن پیش این موضوع با کشف پوزیترون‌هایی که بار مثبت دارند در آزمایشگاه‌ها در دسترس قرار گرفته است. زمانی که ماده و ضدماده به یکدیگر می‌رسند، فرآیند نابودی رخ می‌دهد. در این فرآیند ذرات اصلی ناپدید می‌شوند.
فرآیند نابودی را می‌توان در آزمایشگاه مشاهده کرد و حتی از آن در روش‌های تشخیصی پزشکی نیز استفاده می‌شود که از آن جمله می‌توان به «پت اسکن» اشاره کرد. در زمان بروز انفجار بزرگ، مقادیر مشابهی ماده و ضدماده تشکیل شده‌اند؛ ولی امروزه این تعادل وجود ندارد، زیرا به نظر می‌رسد ضدماده از دنیای مرئی کنار رفته است.
دکتر «جفری هنگست» به‌عنوان سخنگوی آلفا، می‌گوید: «توانایی خنک‌سازی ضدهیدروژن به‌وسیله‌ی لیزر بنیان‌ها را از اندازه‌گیری‌های طیف‌سنجی و گرانشی تغییر می‌دهد و می‌تواند چشم‌انداز جدیدی در بحث مطالعه‌ی ضدماده به‌وجود بیاورد. به کمک این طرح شاید بتوان به ساخت مولکول‌های ضدماده امیدوار بود. تا ده سال پیش خنک‌سازی ضدماده به کمک لیزر به‌عنوان داستان تخیلی تلقی می‌شد.»
فیزیکدانان این پروژه به کمک ضدپروتونی که از سِرن دریافت کردند و ترکیب آن با پوزیترونی که از منبع سدیم-۲۲ گرفته شده بود، موفق شدند ضدهیدروژن تولید کنند. آن‌ها ضدهیدروژن تولیدشده را درون یک تله‌ی مغناطیسی گیر انداختند و از برخورد آن با ماده و در نتیجه نابودی آن جلوگیری کردند. آن‌ها در مرحله‌ی بعد واکنش ضدماده‌ی تولیدی به تشعشعات الکترومغناطیسی مانند نور لیزر و مایکروویو را بررسی کردند. آن‌ها توانستند جابه‌جایی الکترونی بین مدارات ضدهیدروژن را با دقت بی‌سابقه‌ای اندازه‌گیری کنند.
از آنجا که مطالعه‌ی رفتار ضدهیدروژن در میدان گرانشی زمین به خاطر دمای موجود ممکن نبود، دانشمندان به سراغ خنک‌سازی لیزری ضدهیدروژن رفتند. در این روش فوتون‌های لیزر توسط اتم‌ها جذب می‌شوند و باعث می‌شوند به سطح بالاتری از انرژی برسند. اتم‌های ضدماده در مرحله‌ی بعد فوتون‌هایی از خود آزاد می‌کنند و همزمان به حالت اولیه‌ی خود برمی‌گردند. تکرار این فرآیند جذب و انتشار فوتون‌ها به دفعات زیاد باعث خنک‌سازی اتم‌ها تا دماهای پایین می‌شود.
آن‌ها با پرتودهی چند ساعته‌ی ضدماده توانسته‌اند دمای آن‌را تا ۰.۰۱۲ درجه بالای صفر مطلق پایین بیاورند که بی‌نظیر است. بنا به گفته‌ی تیم آزمایش این پروژه، آزمایش فوق سخت‌ترین آزمایشی بوده که تا کنون در این مرکز انجام شده است.
دکتر «تاکاماسا ماموزه» از دانشگاه بریتیش کلمبیا، می‌گوید: «اکنون ما رویاهای بزرگ‌تری در سر داریم. شاید بتوانیم واکنش ضدماده به گرانش زمین را اندازه‌گیری کنیم. شاید ضدماده به ما کمک کند بتوانیم تقارن موجود در فیزیک دنیا را درک کنیم. این موضوعات می‌توانند درک کلی ما از جهان را دگرگون کنند.»
نتیجه‌ی این مطالعه در مجله‌ی Nature منتشر شده است.