تحقیقات نشان می‌دهد که آلبرت انیشتین نابغه در مورد پادماده درست می‌گفته است.

با این حال، دانشمندان در حال برداشتن گام‌های مهمی به سوی درک بهتر پادماده هستند. محققان روز چهارشنبه (۲۷ سپتامبر) اعلام کردند که برای اولین بار نشان داده‌اند که پادماده نیز مانند ماده به گرانش واکنش نشان می‌دهد: با سقوط. موفقیت این آزمایش بار دیگر نظریه نسبیت عام فیزیکدان برجسته آلبرت انیشتین را تقویت می‌کند.

تحقیقات نشان می‌دهد که نبوغ آلبرت انیشتین در حوزه ماده درست بوده است (شکل 1). — شبیه‌سازی سقوط اتم‌های ضد هیدروژن درون دستگاه ALPHA-g در مرکز تحقیقات هسته‌ای اروپا (CERN) در ژنو، سوئیس. عکس: بنیاد ملی علوم ایالات متحده.

همانطور که می‌دانیم، هر چیزی که می‌بینیم، از سیارات و ستارگان گرفته تا سگ‌های پودل و آبنبات چوبی، از ماده معمولی تشکیل شده‌اند. از سوی دیگر، ضدماده، دوقلوی مرموز ماده معمولی است که جرم یکسانی دارد اما بارهای الکتریکی آن مخالف است.

تقریباً همه ذرات زیر اتمی، مانند الکترون‌ها و پروتون‌ها، همتایان ضد ماده دارند. در حالی که الکترون‌ها بار منفی دارند، ضد الکترون‌ها که پوزیترون نیز نامیده می‌شوند، بار مثبت دارند. به طور مشابه، در حالی که پروتون‌ها بار مثبت دارند، ضد پروتون‌ها بار منفی دارند.

طبق این نظریه، بیگ بنگ که آغازگر جهان بود، باید مقادیر مساوی از ماده و پادماده را ایجاد می‌کرد. با این حال، به نظر می‌رسد پادماده بسیار کمی وجود دارد - و عملاً هیچ پادماده‌ای روی زمین وجود ندارد. علاوه بر این، ماده و پادماده با هم سازگار نیستند. اگر با هم برخورد کنند، منفجر می‌شوند.

این آزمایش در مرکز اروپایی تحقیقات هسته‌ای (CERN) در سوئیس توسط محققان گروه مشترک فیزیک لیزر آنتی‌هیدروژن (ALPHA) انجام شد. این آزمایش شامل معادل ضدماده هیدروژن، سبک‌ترین عنصر، بود.

جاناتان وورتله، فیزیکدان دانشگاه کالیفرنیا و یکی از نویسندگان این مطالعه که در مجله نیچر منتشر شده است، گفت: «در زمین، بیشتر پادماده طبیعی توسط پرتوهای کیهانی - ذرات حامل انرژی از فضا - ایجاد می‌شود که با اتم‌های جو برخورد می‌کنند و جفت‌های پادماده-ماده را تشکیل می‌دهند.»

این ضدماده تازه ایجاد شده تنها تا زمانی وجود دارد که با یک اتم معمولی در جو پایینی تماس پیدا کند. با این حال، ضدماده را می‌توان تحت شرایط کنترل‌شده، مانند آزمایش آلفا، سنتز کرد.

پادهیدروژن در یک محفظه خلاء استوانه‌ای قرار داشت و توسط یک میدان مغناطیسی در جای خود نگه داشته می‌شد. محققان میدان مغناطیسی را کاهش دادند تا پادماده را آزاد کنند تا ببینند آیا تحت گرانش قرار می‌گیرد یا خیر. در شرایط مشابه، پادماده رفتاری مشابه هیدروژن داشت.

جوئل فایانس، فیزیکدان و یکی از نویسندگان این مطالعه در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، گفت: «این نتیجه توسط نظریه و آزمایش‌های غیرمستقیم پیش‌بینی شده بود... اما هیچ گروهی تا به حال آزمایش مستقیمی انجام نداده بود که در آن پادماده رها شود تا ببیند در کدام جهت سقوط می‌کند.»

وقتی انیشتین نظریه نسبیت عام - توضیحی جامع برای گرانش - را ابداع کرد، همه مواد را معادل دانست، به این معنی که ضد ماده مانند ماده واکنش نشان می‌دهد. ضد ماده تنها در سال ۱۹۳۲ رسماً کشف شد.

ویلیام برتشه، فیزیکدان و یکی از نویسندگان این مطالعه از دانشگاه منچستر انگلستان، که این آزمایش‌ها را در سرن انجام داده است، گفت: «من فکر می‌کنم این اثباتی بر قدرت نسبیت عام و اصول معادل آن است.»

با نشان دادن اینکه هم ماده و هم ضدماده توسط گرانش جذب می‌شوند، این آزمایش توضیح احتمالی برای کمبود قبلی ضدماده را رد کرد: اینکه ضدماده پس از بیگ بنگ به سمت دیگر رانده شده است.

در نهایت، فایانس، فیزیکدان، نتیجه گرفت: «مهم نیست که نظریه چقدر خوب باشد، فیزیک همچنان یک علم تجربی باقی می‌ماند.»

هوانگ های (طبق گزارش CERN، UNSF، رویترز)

منبع