Kas antiaine käitub gravitatsiooniliselt teisiti kui aine? Kalifornia Ülikooli teadlased on võtnud oma eesmärgiks see välja uurida. Antud uurimuse tulemus võib kirjeldada, miks paistab antiainet universumis mitte olevat ning miks universum kiirenevas tempos paisub.
Allen Mills, Kalifornia Ülikooli füüsika ja astronoomia professor. Allikas: Mills lab, UC Riverside.
Teadlased tegid laboratooriumis esimese sammu positrooniumi – positroni ja elektroni vahelise seotud oleku vabalangemise mõõtmisel. Positron on elektroni antiaineline versioon. Selle mass on elektroni massiga võrdne, kuid selle laeng on positiivne. Kui positron ja elektron üksteisega kokku satuvad, siis annihileeruvad need ja tekib kaks gammakiirt, kirjutab Physorg.com.
Füüsikud David Cassidy ja Allen Mills eraldasid esmalt positrooniumist positroni nii, et antud ebastabiilne süsteem väldiks annihileerumist piisavalt kaua, et füüsikud saaksid sellele mõjuva gravitatsiooni efekti mõõta.
,,Me ergastasime laserite abil positrooniumi nn. Rydbergi olekusse, tänu millele muutus aatom nõrgalt seotuks, viies positroni ja elektroni üksteisest kaugele,” sõnas Cassidy. ,,Seetõttu lükkub nende annihilatsioon veidi edasi, võimaldades meil sellega eksperimenteerida.”
Rydbergi aatomid on tugevalt ergastatud aatomid. Sellised aatomid on füüsikutele väga huvitavad, sest mõningad nende omadused tugevnevad.
Positrooniumi puhul olid teadlased huvitatud aatomi pika eluea saavutamisest oma eksperimendi jaoks. Rydbergi tasemel pikeneb positrooniumi eluiga 10 kuni 100 korda.
,,See polnud aga meie katsete jaoks piisav,” lausus Cassidy. ,,Tulevikus on meil kavas kasutada meetodit, mis annab Rydbergi aatomitele suure impulsimomendi. See teeb aatomi lagunemise raskemaks, mistõttu see võib elada kuni 10 millisekundit – see tähendab ligi 10 000 kordset eluea pikenemist.”
Teadlastel on juba õnnestunud laboratooriumis Rydbergi positrooniume suurel hulgal valmistada. Järgnevalt tuleb neil need aatomid ergastada, et saavutada paari millisekundi pikkune eluiga. Seejärel valmistatakse neist üliergastatud aatomitest kiir, et mõõta gravitatsiooni põhjustatavat kallet.
,,Me uurime kiire kallet funktsioonina lennuajast, et näha, kas gravitatsioon kallutab seda,” selgitas Cassidy. ,,Kui me leiame, et antiaine ja aine ei käitu samamoodi, on selle mõju füüsikale suur. Hetkel eeldatakse, et aine ja antiaine on täpselt samasugused – seda peale mõningate omaduste, nagu näiteks laeng. Selline eeldus viib arvamuseni, mille kohaselt pidi ainet ja antiainet Suure Paugu käigus võrdses koguses tekkima. Me ei näe aga Universumis eriti antiainet, mistõttu füüsikud uurivad aine ja antiaine vahelisi erinevusi.”
Gravitatsiooni mõju katse järgmise sammu kavatsevad Cassidy ja Mills võtta ette tuleval suvel.
Teadusartikkel: “Efficient Production of Rydberg Positronium“