งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าอัจฉริยะอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์พูดถูกเกี่ยวกับปฏิสสาร

แต่ นักวิทยาศาสตร์ กำลังก้าวหน้าอย่างสำคัญเพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับปฏิสสาร นักวิจัยกล่าวเมื่อวันพุธ (27 กันยายน) ว่า พวกเขาได้แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าปฏิสสารมีปฏิกิริยากับแรงโน้มถ่วงในลักษณะเดียวกับที่สสารทำ นั่นคือ โดยการตก ความสำเร็จของการทดลองนี้ช่วยเสริมความแข็งแกร่งให้กับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปที่พัฒนาโดยอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ นักฟิสิกส์อัจฉริยะอีกครั้ง

การวิจัยแสดงให้เห็นว่าอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ใช้ปรากฏการณ์ธรรมชาติในรูปที่ 1 — การจำลองอะตอมแอนติไฮโดรเจนที่ตกลงไปในเครื่องมือ ALPHA-g ที่ศูนย์วิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรป (CERN) ในเจนีวา ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ ภาพ: มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสหรัฐอเมริกา

อย่างที่เรารู้กันดีว่า ทุกสิ่งที่เราเห็น ตั้งแต่ดาวเคราะห์ ดวงดาว ไปจนถึงพุดเดิ้ลและลูกอม ล้วนประกอบขึ้นจากสสารปกติ ขณะเดียวกัน ปฏิสสารก็เป็นฝาแฝดลึกลับของสสารปกติ มีมวลเท่ากันแต่มีประจุไฟฟ้าตรงข้ามกัน

อนุภาคย่อยของอะตอมเกือบทั้งหมด เช่น อิเล็กตรอนและโปรตอน มีคู่ปฏิสสาร ในขณะที่อิเล็กตรอนมีประจุลบ แอนติอิเล็กตรอน หรือที่รู้จักกันในชื่อโพซิตรอน มีประจุบวก ในทำนองเดียวกัน ในขณะที่โปรตอนมีประจุบวก แอนติโปรตอนก็มีประจุลบเช่นกัน

ตามทฤษฎีดังกล่าว บิ๊กแบงซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของจักรวาลน่าจะสร้างสสารและปฏิสสารในปริมาณที่เท่ากัน อย่างไรก็ตาม ดูเหมือนว่าจะมีปฏิสสารน้อยมาก และแทบจะไม่มีเลยบนโลก ยิ่งไปกว่านั้น สสารและปฏิสสารยังเข้ากันไม่ได้ หากพวกมันสัมผัสกัน พวกมันก็จะระเบิด

การทดลองนี้ดำเนินการที่ศูนย์วิจัยนิวเคลียร์ยุโรป (CERN) ในสวิตเซอร์แลนด์ โดยนักวิจัยจากโครงการความร่วมมือ Antihydrogen Laser Physics Facility (ALPHA) การทดลองนี้เกี่ยวข้องกับปฏิสสาร ซึ่งเป็นธาตุที่มีน้ำหนักเบาที่สุด

“บนโลก ปฏิสสารที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติส่วนใหญ่เกิดขึ้นเมื่อรังสีคอสมิก ซึ่งเป็นอนุภาคพลังงานสูงจากอวกาศ ชนกับอะตอมในอากาศ และสร้างคู่ของสสารและปฏิสสารขึ้นมา” โจนาธาน วูร์เทล นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ผู้เขียนร่วมของผลการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature กล่าว

ปฏิสสารที่เพิ่งสร้างขึ้นใหม่นี้จะคงอยู่จนกระทั่งมันชนกับอะตอมของสสารปกติในชั้นบรรยากาศล่าง อย่างไรก็ตาม ปฏิสสารสามารถสังเคราะห์ได้ภายใต้สภาวะควบคุม เช่นในการทดลองอัลฟา

แอนตี้ไฮโดรเจนถูกบรรจุอยู่ในห้องสุญญากาศทรงกระบอกและยึดไว้ด้วยสนามแม่เหล็ก นักวิจัยลดสนามแม่เหล็กลงเพื่อปล่อยแอนตี้แมทเทอร์ออกมา เพื่อดูว่ามันจะหลุดออกจากแรงโน้มถ่วงหรือไม่ แอนตี้แมทเทอร์มีพฤติกรรมเช่นเดียวกับไฮโดรเจนภายใต้สภาวะเดียวกัน

“ผลลัพธ์นี้ได้รับการคาดการณ์ไว้โดยทฤษฎีและการทดลองทางอ้อม… แต่ไม่เคยมีกลุ่มใดทำการทดลองโดยตรงโดยทิ้งปฏิสสารลงไปเพื่อดูว่าจะตกไปในทิศทางใด” Joel Fajans นักฟิสิกส์จาก UC Berkeley และผู้เขียนร่วมในการศึกษากล่าว

เมื่อไอน์สไตน์พัฒนาทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ซึ่งเป็นคำอธิบายแรงโน้มถ่วงที่ครอบคลุม เขาถือว่าสสารทั้งหมดเทียบเท่ากัน หมายความว่าปฏิสสารจะมีปฏิกิริยาเช่นเดียวกับสสาร ปฏิสสารถูกค้นพบอย่างเป็นทางการในปี ค.ศ. 1932

“ผมคิดว่านี่เป็นเครื่องพิสูจน์ถึงพลังของทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปและหลักการสมดุลของมัน” วิลเลียม เบิร์ตเชอ นักฟิสิกส์และผู้เขียนร่วมการศึกษาวิจัยจากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ในสหราชอาณาจักร ซึ่งดำเนินการทดลองที่ CERN กล่าว

การทดลองนี้พิสูจน์ให้เห็นว่าสสารและปฏิสสารถูกดึงดูดกันด้วยแรงโน้มถ่วง โดยตัดความเป็นไปได้ที่อธิบายได้ว่าทำไมปฏิสสารจึงหายากในอดีตออกไป นั่นคือ ปฏิสสารถูกผลักไปยังอีกด้านหนึ่งของบิ๊กแบง

ในที่สุด นักฟิสิกส์ Fajans ก็ได้กล่าวว่า “ไม่ว่าทฤษฎีจะดีแค่ไหน ฟิสิกส์ก็ยังคงเป็นวิทยาศาสตร์เชิงทดลองอยู่ดี”

ฮวงไห่ (ตามรายงานของ CERN, UNSF, Reuters)

แหล่งที่มา