หนึ่งในปริศนาของโลกฟิสิกส์ถูกไขแล้ว: ปฏิสสารตกลงตามแรงโน้มถ่วงเหมือนกันกับสสาร
มนุษย์เรารู้จักกับปฏิสสารมาเป็นเวลาเกือบร้อยปีแล้ว ปัจจุบันเราสามารถสร้างปฏิสสารขึ้นได้บนโลกด้วยเครื่องเร่งอนุภาคอย่างเช่นที่ CERN เพื่อศึกษาคุณสมบัติของพวกมัน
แต่คุณสมบัติหนึ่งที่ยังคงเป็นปริศนาในโลกฟิสิกส์นั่นคือ "ปฏิสสารนั้นมีอันตกิริยากับแรงโน้มถ่วงเหมือนกันกับสสารหรือไม่?"
ซึ่งก็มีบางทฤษฏีเสนอว่าปฏิสสารนั้นอาจมีอันตกิริยากับแรงโน้มถ่วงแบบตรงกันข้ามกับสสาร เมื่อพวกมันอยู่ภายใต้สนามแรงโน้มถ่วงจะถูกแรงโน้มถ่วงกระทำในทิศตรงกันข้ามหรือก็คือพวกมันจะลอยขึ้นแทนที่จะตกลงตามทิศของแรงโน้มถ่วง
โฉมหน้าทีมวิจัย ALPHA
แต่มาวันนี้เราได้รู้คำตอบแล้วเมื่อทีมนักวิจัยในโครงการ Antihydrogen Laser Physics Apparatus (ALPHA) collaboration ซึ่งร่วมมือกับ CERN ในการทดลองตรวจวัดการตกลงตามแรงโน้มถ่วงของอะตอมแอนติไฮโดรเจน (Antihydrogen)
แอนติไฮโดรเจนเป็นปฏิสสารของไฮโดรเจน ในขณะที่อะตอมไฮโดรเจนประกอบด้วยอิเล็กตรอนและโปรตอนอย่างละหนึ่งอนุภาค อะตอมแอนติไฮโดรเจนจะประกอบด้วยโพสิตรอนและแอนติโปรตอน
โดยก่อนหน้านี้ CERN สามารถผลิตแอนติไฮโดรเจนได้อยู่แล้ว แต่การจะจับขังเหล่าอะตอมแอนติไฮโดรเจนนี้ไว้เพื่อทดสอบการตกลงภายใต้สนามแรงโน้มถ่วงนั้นต้องใช้เทคนิคและชุดอุปกรณ์พิเศษ
ชุดอุปกรณ์ของโครงการ ALPHA
โดยจะใช้การผสมเพื่อสร้างอะตอมแอนติไฮโดรเจนด้วยการเอาโพซิตรอนซึ่งเป็นปฏิสสารของอิเล็คตรอนและแอนติโปรตรอนซึ่งเป็นปฏิสสารของโปรตรอนมาจับรวมกันให้กลายเป็นอะตอมแอนติไฮโดรเจน
ส่วนผลิตโพซิตรอน
โดยโพซิตรอนที่ได้จากแหล่งกำเนิดกำมันตรังสีจะถูกกักไว้ในห้องเก็บก่อนนำเอาไปใส่รอไว้ในหอ ALPHA-g เพื่อรอแอนติโปรตรอนมาผสมเป็นอะตอมแอนติไฮโดรเจน
ส่วนแอนติโปรตรอนที่ถูกผลิตด้วยเครื่องเร่งอนุภาคนั้นจะมีความเร็วสูงจัดจึงต้องผ่านชุดอุปกรณ์ ALPHA-2 เพื่อลดความเร็วด้วยเทคนิค LASER Cooling ในการใช้แสงเลเซอร์ความถี่เฉพาะยิงใส่เพื่อลดความเร็วของอนุภาคและกักเก็บก่อนปล่อยเข้าไปรวมกับโพซิตรอนในหอ ALPHA-g
ส่วนผลิตแอนติโปรตรอน
ซึ่งในหอ ALPHA-g นี้จะมีส่วนกักเก็บอะตอมแอนติไฮโดรเจนซึ่งแม้จะเรียกว่าส่วนกักเก็บอะตอมแอนติไฮโดรเจนก็ตาม แต่อะตอมส่วนใหญ่นั้นมีความเร็วสูงมากจนพวกมันส่วนใหญ่จะหลุดออกจากห้องเก็บนี้ไปก่อนแต่ก็มีบางส่วนเก็บไว้ได้
ห้องเก็บที่เก็บไว้ได้บางส่วน แต่ก็เพียงพอต่อการทดสอบ
ด้วยการเติมโพซิตรอนและแอนติโปรตรอนในอัตราส่วนเดิมซ้ำ ๆ กว่า 50 รอบต่อการทดสอบแต่ละครั้งก็จะได้ปริมาณก๊าซแอนติไฮโดรเจนเพียงพอต่อการวัด
หลังจากนั้นก็จะเริ่มปล่อยก๊าซแอนติไฮโดรเจนออกจากห้องเก็บเพื่อดูว่าอะตอมจะตอบสนองอย่างไรภายใต้แรงโน้มถ่วง
นับจำนวนครั้งของร่องรอยการทำลายล้างระหว่างปฏิสสารกับสสารในส่วนบนและล่างของห้องเก็บ
ด้วยการเคลื่อนที่แบบบราวเนียนก็จะมีอะตอมบางส่วนลอยตัวขึ้น แต่เมื่อนับจำนวนครั้งของร่องรอยการทำลายล้างระหว่างปฏิสสารกับสสารในส่วนบนและล่างของห้องเก็บก็พบว่าอะตอมส่วนใหญ่นั้นตกลงตามอิทธิพลของแรงโน้มถ่วง
โดยเกินกว่า 80% ของจำนวนครั้งที่ตรวจจับได้อยู่ในทิศลงซึ่งผลที่ได้นั้นไม่ต่างจากอะตอมไฮโดรเจน นั่นนำมาสู่ข้อสรุปที่ว่า "ปฏิสสารนั้นก็ตกลงตามแรงโน้มถ่วงเหมือนกันกับสสาร"
หน้าตาของไส้ในของ ALPHA-g หอปล่อยตกที่ใช้ในการทดสอบ โดยจะมีเซนเซอร์มากมายคอยตรวจจับร่องรอยการทำลายล้างระหว่างปฏิสสารกับสสาร
นับว่าเป็นอีกหนึ่งปริศนาของโลกฟิสิกส์ที่ได้รู้คำตอบกันเสียที และทำให้เราได้มีความเข้าใจในปฏิสสารและสสารมากยิ่งขึ้น
- 12
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
