asia on painovoiman vetovoiman alainen. Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria oli ennustanut, että myös antimateriaali putoaisi Maahan samalla tavalla. Toistaiseksi ei kuitenkaan ollut suoria kokeellisia todisteita tämän osoittamiseksi. ALPHA-koe CERNissä on ensimmäinen suora koe, jossa on havaittu vaikutus painovoima antiaineen liikkeestä. Löydökset sulkivat pois vastenmielisen "antigravitaation" ja pitivät sitä painovoima vaikutteita asia ja antimateriaa samalla tavalla. Havaittiin, että antivetyatomit (positron kiertävät antiprotoni) putosivat Maahan samalla tavalla kuin vetyatomit.
Antimateriaali koostuu antihiukkasista (positronit, antiprotonit ja antineutronit ovat elektronien, protonien ja neutronien antihiukkasia). asia ja antimateria tuhoavat toisensa kokonaan, kun ne joutuvat kosketuksiin jättäen jälkeensä energiaa.
asia ja antimateriaa luotiin alkuaikoina yhtä paljon maailmankaikkeus kirjoittanut Big Bang. Emme kuitenkaan löydä nyt luonnosta antimateriaa (aine-antimateriaali epäsymmetria). Materia hallitsee. Tämän seurauksena ymmärrys antiaineen ominaisuuksista ja käyttäytymisestä on puutteellista. Mitä tulee painovoiman vaikutukseen antiaineen liikkeeseen, yleinen suhteellisuusteoria oli ennustanut, että myös antimateriaaleihin tulisi vaikuttaa samalla tavalla, mutta suoraa kokeellista havaintoa ei ollut tämän vahvistamiseksi. Jotkut olivat jopa väittäneet, että toisin kuin aine (joka on alttiina gravitaatiolle), antimateria CERNin ALPHA-kokeen äskettäin julkaistut havainnot ovat sulkeneet pois vastenmielisen "antigravatiivisuuden".
Ensimmäinen askel oli tehdä antiatomeja laboratoriossa ja hallita niitä, jotta ne eivät joutuisi kohtaamaan ainetta ja tuhoutumaan. Se saattaa kuulostaa helpolta, mutta sen tekemiseen kesti yli kolme vuosikymmentä. Tutkijat nollasivat antivetyatomit ihanteellisena järjestelmänä tutkia antiaineen painovoimakäyttäytymistä, koska antivetyatomit ovat sähköisesti neutraaleja ja stabiileja antiaineen hiukkasia. Tutkimusryhmä otti laboratoriossa tuotettuja negatiivisesti varautuneita antiprotoneja ja sidoi ne positiivisesti varautuneisiin positroneihin natrium-22-lähteestä luodakseen antivetyatomeja, jotka suljettiin myöhemmin magneettiseen ansaan estämään tuhoutuminen aineatomeilla. Magneettiloukku kytkettiin pois päältä, jotta antivetyatomit pääsivät poistumaan kontrolloidusti pystysuorassa laitteessa ALPHA-g, ja pystysuorat asennot, joissa antivetyatomit tuhoutuvat aineen mukana, mitattiin. Tutkijat vangitsivat noin 100 antivetyatomin ryhmiä. He vapauttivat hitaasti yhden ryhmän antiatomeja 20 sekunnin aikana vähentämällä virtaa ylä- ja alamagneeteissa. He havaitsivat, että ylä- ja alaosan anti-atomien osuus vastasi simulaatioiden atomien tuloksia. Havaittiin myös, että antivetyatomin kiihtyvyys oli yhdenmukainen hyvin tunnetun kiihtyvyyden kanssa. painovoima aineen ja Maan välillä, mikä viittaa siihen, että antimateriaali on saman vetovoiman alainen kuin aine, eikä minkään vastenmielisen "antigravatiivisuuden".
Tämä havainto on virstanpylväs antiaineen painovoimakäyttäytymisen tutkimuksessa.
***
Lähteet:
- CERN 2023. Uutiset – CERNin ALPHA-kokeessa havaitaan painovoiman vaikutusta antimateriaan. Julkaistu 27. syyskuuta 2023. Saatavilla osoitteessa https://www.home.cern/news/news/physics/alpha-experiment-cern-observes-influence-gravity-antimatter Käytetty 27.
- Anderson, EK, Baker, CJ, Bertsche, W. et ai. Havainnointi painovoiman vaikutuksesta antiaineen liikkeeseen. Nature 621, 716–722 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06527-1
***
