Φυσικοί πραγματοποιούν τις ακριβέστερες μετρήσεις της αντιύλης – αλλά βαθαίνουν κι άλλο το μυστήριο

Η αντιύλη είναι, το έχετε μαντέψει, το αντίθετο της ύλης. Όταν τα δύο τους συναντηθούν, εκμηδενίζουν ο ένας τον άλλον. Σύμφωνα με τη θεωρία του Big Bang, στον χρόνο μηδέν, δημιουργήθηκαν στο πρώιμο σύμπαν ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης. Αλλά σήμερα, ό, τι βλέπουμε από τις μικρότερες μορφές ζωής στη Γη έως τα μεγαλύτερα αστρικά αντικείμενα φτιάνεται σχεδόν εξ ολοκλήρου από την ύλη. Γιατί δεν έχει εξαϋλωθεί όλη αυτή η πρωταρχική ύλη με την αντιύλη, αφήνοντας πίσω τους ένα κενό τόσο μεγάλο όσο το ίδιο το σύμπαν;

Αστραπές με ίχνη αντιύλης

Σύμφωνα με ερευνητές της NASA, οι κεραυνοί δεν είναι αποκλειστικά γήινο φαινόμενο, καθώς παρατηρούνται στην ατμόσφαιρα κι άλλων πλανητών, συγκεκριμένα του Δία, του Κρόνου και της Αφροδίτης. Πρόσφατη έρευνα, επίσης, από επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Κιότο, υποστηρίζει ότι οι αστραπές αλληλεπιδρούν με τα μόρια του αέρα και παράγουν αντιύλη στην ατμόσφαιρα.

Ασθενείς εκρήξεις σουπερνόβα για εκατομμύρια χρόνια είναι η πηγή της αντιύλης στον Γαλαξία

Οι επιστήμονες γνωρίζουν από τις αρχές της δεκαετίας του 1970 ότι τα εσωτερικά μέρη του Γαλαξία είναι μια ισχυρή πηγή ακτίνων γάμμα, που δείχνουν ότι εκεί υπάρχει αντιύλη, αλλά δεν υπήρχε καθιερωμένη άποψη για το από πού προέρχεται η αντιύλη. Μια διεθνής ομάδα αστροφυσικών έχει δείξει πώς σχηματίζεται το μεγαλύτερο μέρος της αντιύλης στη Γαλαξία μας. Η αντιύλη αποτελείται από αντισωματίδια – όταν δε η αντιύλη συναντάται με την ύλη, γρήγορα εξαϋλώνονται και τα δύο, για να σχηματίσουν μια έκρηξη ενέργειας με τη μορφή ακτίνων γάμμα.

Νέα πηγή ασυμμετρίας μεταξύ ύλης-αντιύλης σε βαρυόνια στον επιταχυντή LHCb

Από την περιγραφή της ιστορίας του σύμπαντος, σύμφωνα τουλάχιστον με την καθιερωμένη θεωρία, λείπει ένα σημαντικό «κεφάλαιο», στο οποίο ούτε λίγο ούτε πολύ χρωστά την ύπαρξή του ο κόσμος που μας περιβάλλει, αλλά και εμείς οι ίδιοι. Το «κεφάλαιο» αυτό αφορά τις πρώτες στιγμές της δημιουργίας του σύμπαντος όπου, σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο της φυσικής, θα έπρεπε να παράγονται ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης. Κάτι που, αν όντως συνέβαινε, τότε τα σωματίδια με τα αντισωματίδια θα εξαϋλώνονταν όταν θα συγκρούονταν, με συνέπεια ο κόσμος να παραμείνει μία «θάλασσα» φωτονίων.

Οι επιστήμονες στο CERN παρατήρησαν για πρώτη φορά φάσμα φωτός αντιύλης – Διαφέρει από το φάσμα της ύλης

Τα άτομα συνίσταται από ηλεκτρόνια που (σύμφωνα με το γνωστό απλό μοντέλο Bohr) περιφέρονται γύρω από έναν πυρήνα. Όταν τα ηλεκτρόνια κινούνται [μεταβαίνουν] από μια τροχιά σε μια άλλη, απορροφούν ή εκπέμπουν φως σε συγκεκριμένα μήκη κύματος, διαμορφώνοντας έτσι το φάσμα του ατόμου. Κάθε στοιχείο έχει ένα μοναδικό φάσμα, που αποτελεί και την ταυτότητά του. Ως επακόλουθο, η φασματοσκοπία είναι ένα κοινά χρησιμοποιούμενο εργαλείο σε πολλές περιοχές της φυσικής, της αστρονομίας και της χημείας. Αυτό βοηθάει για να χαρακτηριστούν τα άτομα και τα μόρια και οι εσωτερικές τους καταστάσεις. Για παράδειγμα, στην αστροφυσική, η ανάλυση του φάσματος του φωτός από απομακρυσμένα άστρα επιτρέπει τους επιστήμονες να προσδιορίσουν την σύστασή τους.

Το πείραμα ALPHA στο CERN παρατήρησε για πρώτη φορά το φάσμα ενός αντι-υδρογόνου

Οι επιστήμονες που εργάζονται στο πείραμα ALPHA ανέφεραν την πρώτη μέτρηση στο οπτικό φάσμα ενός ατόμου αντιύλης. Το επίτευγμα αυτό ανοίγει μια εντελώς νέα εποχή στην υψηλής ακρίβειας έρευνα της αντιύλης. Είναι το αποτέλεσμα μιας εργασίας που κράτησε πάνω από 20 χρόνια στην επιστημονική κοινότητα της αντιύλης στο CERN.

Πού βρίσκεται όλη η αντιύλη;

Αν επρόκειτο να καταγράψουμε τις ατέλειες του Καθιερωμένου Μοντέλου – την πιο επιτυχημένη περιγραφή της ύλης και των αλληλεπιδράσεων στο χώρο της φυσικής – πολύ ψηλά στη λίστα, θα πρέπει να ήταν η πρόβλεψη του ότι εμείς κανονικά δεν πρέπει υπάρχουμε.

Ενδείξεις για την αιτία που η ύλη «επιβίωσε» στο πρώιμο σύμπαν

Γιατί υπάρχει ο κόσμος που μας περιβάλλει, και μέσα σε αυτόν κι εμείς; Όσο κι αν ακούγεται παράξενο, η καθιερωμένη θεωρία για τη «γέννηση» του σύμπαντος δεν μπορεί να δώσει μία αποδεκτή απάντηση. Ο λόγος είναι πως, με βάση τους νόμους της φυσικής, με τη Μεγάλη Έκρηξη θα πρέπει να δημιουργήθηκαν ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης. Τότε, όμως, κάθε σωματίδιο που θα συγκρουόταν με το αντίστοιχο αντισωματίδιό του, όπως ένα πρωτόνιο με ένα αντιπρωτόνιο ή ένα ηλεκτρόνιο με ένα ποζιτρόνιο, θα έπρεπε να εξαϋλωθεί.

Τα νετρίνα δείχνουν την απάντηση στο ερώτημα γιατί η αντιύλη δεν «κατάστρεψε» το Σύμπαν;

Θα μπορούσαν όλα να ήταν πολύ διαφορετικά. Όταν η ύλη για πρώτη φορά σχηματίστηκε στο σύμπαν, οι τρέχουσες απόψεις μας υποστηρίζουν ότι θα έπρεπε να συνοδεύονταν από ίση ποσότητα αντιύλης – ένα συμπέρασμα που γνωρίζουμε ότι είναι λάθος, επειδή δεν θα έπρεπε να είμαστε εδώ εάν ήταν αλήθεια. Τα πρόσφατα αποτελέσματα από ένα ζευγάρι πειραμάτων, που σχεδιάστηκαν για να μελετήσουν τη συμπεριφορά των νετρίνων [σωμάτια που μόλις αλληλεπιδρούν με το υπόλοιπο σύμπαν], θα μπορούσαν να σημαίνουν πως αρχίζουμε να κατανοούμε το γιατί.

Μέτρησαν για πρώτη φορά την αντιύλη

Επιστήμονες στις ΗΠΑ έκαναν την πρώτη μέτρηση στην ελκτική δύναμη μεταξύ των αντιπρωτονίων, δηλαδή των σωματιδίων της αντιύλης, φωτίζοντας έτσι ένα από τα μυστήρια της Φυσικής: γιατί μπορούν να συγκροτούνται πυρήνες αντιύλης και να μην υπάρχει μόνο ύλη στο σύμπαν. Δεν μπόρεσαν όμως να εξηγήσουν γιατί η ύλη είναι τόσο περισσότερη από την αντιύλη.

CERN: Υλη και αντιύλη σε απόλυτη συμμετρία

Τη θεμελιώδη συμμετρία της φύσης απέδειξε επιστημονική ομάδα μετρώντας τη μάζα σωματιδίων και το ηλεκτρικό τους φορτίο, με τη βοήθεια του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων του CERN.

CERN: Υλη και αντιύλη σε απόλυτη συμμετρία

Τη θεμελιώδη συμμετρία της φύσης απέδειξε επιστημονική ομάδα μετρώντας τη μάζα σωματιδίων και το ηλεκτρικό τους φορτίο, με τη βοήθεια του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων του CERN.

Άγνωστα μαγνητικά πεδία ίσως λύνουν το «μυστήριο» της αντιύλης

Ένα ακόμη βήμα ώστε να επαληθεύσουν τον λόγο που η ύλη επικράτησε της αντιύλης, όταν το σύμπαν είχε «ηλικία» μικρότερη ακόμη και από 1 τρισεκατομμυριοστό του τρισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου, υποστηρίζουν πως έκαναν Αμερικανοί επιστήμονες, με επικεφαλής τον Τάνμαϊ Βαχασπάτι, καθηγητή φυσικής στο πολιτειακό πανεπιστήμιο της Αριζόνα.

Πώς η ύλη «νίκησε» την αντιύλη, δημιουργώντας τον κόσμο

Αν όλα εξελίσσονταν όπως προέβλεπαν οι νόμοι της φύσης κατά την διαδικασία του Big Bang, τότε στο απέραντο σύμπαν δεν θα υπήρχε τίποτα, παρά μόνο ενέργεια. Γαλαξίες, αστέρες, πλανήτες, άνθρωποι και ο,τι άλλο απτό αποτελούν ένα… ανεξήγητο λάθος.

Νέα θεωρία εξηγεί την προέλευση της ύλης στο σύμπαν

Την αιτία που ενδεχομένως κρύβεται πίσω από το γεγονός ότι η ύλη υπερίσχυσε της αντιύλης στα πρώτα στάδια της κοσμικής δημιουργίας, με συνέπεια το σύμπαν σήμερα να κατακλύζεται από σωματίδια, διατυπώνουν Αμερικανοί φυσικοί από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες (UCLA). Όπως υποστηρίζουν οι επιστήμονες σε άρθρο τους στο περιοδικό Physical Review Letters, η ασυμμετρία της ύλης με την αντιύλη στο «νεαρό» σύμπαν σχετίζεται με το μποζόνιο Χιγκς, η ύπαρξη του οποίου επιβεβαιώθηκε το 2012 από μετρήσεις στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων στο CERN.

Τα νετρίνα μπορούν να εξηγήσουν την χαμένη αντιύλη του σύμπαντος

Τα νετρίνα που παράγονται σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα στην Κίνα αλλάζουν τη γεύση τους πιο γρήγορα από το αναμενόμενο. Το αποτέλεσμα αυτό σημαίνει ότι οι φυσικοί σύντομα μπορούν να εξηγήσουν γιατί το σύμπαν είναι γεμάτο με ύλη, αντί για μια ακτινοβολία χωρίς κανένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό.

Μετρήθηκε για πρώτη φορά άτομο αντιύλης

Επιστήμονες έχουν για πρώτη φορά κάνει τη μέτρηση ενός ατόμου φτιαγμένο από αντιύλη. Αυτή η μέτρηση, αν και δεν είναι πολύ ακριβής, αποτελεί ένα πρώτο βήμα για να μελετηθούν άτομα αντιύλης με κάθε λεπτομέρεια – ένας αναγκαίος στόχος για να κατανοήσουμε γιατί το σύμπαν αποτελείται από ύλη και όχι από αντιύλη, την μυστηριώδη αδελφή της.

Μήπως η αντιύλη ασκεί ένα είδος αντι-βαρύτητας; Το πείραμα Zeroes στο CERN ετοιμάζεται να απαντήσει

Το ζήτημα του κατά πόσον η αντιύλη ασκεί ένα είδος «αντι-βαρύτητας» είναι έτοιμο να απαντηθεί, σύμφωνα με ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Riverside της Καλιφόρνιας, που πλησιάζουν στην αντιμετώπιση αυτού του ζητήματος, μια για πάντα. Η επιστημονική ομάδα λέει ότι έχει ετοιμάσει σταθερά ζεύγη ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων. Μια δέσμη από αυτά τα ζεύγη μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να λυθεί μια για πάντα το αίνιγμα της αντι-βαρύτητας.

Η απότομη αύξηση της κοσμικής αντιύλης επιβεβαιώθηκε αλλά δεν είναι τελικά σκοτεινή ύλη

Σύμφωνα με νέα δεδομένα που συγκεντρώθηκαν από τους αστρονόμους με τη βοήθεια του διαστημικού τηλεσκόπιου ακτίνων-γ Fermi της NASA, φαίνεται ότι η απότομη άνοδος στις συγκεντρώσεις σωματιδίων αντιύλης, όπως καταγράφηκε από το ιταλικό διαστημικό σκάφος PAMELA το 2008, δεν μπορεί να ερμηνευθεί ως απόδειξη της σκοτεινής ύλης.

Στη μελέτη της αντιύλης και των αντιπρωτονίων στρέφεται το CERN

Ξεκινά το νέο πείραμα «ΕLΕΝΑ» του CERN, για να μελετήσει τα αντιπρωτόνια και την αντιύλη. Η κατασκευή της ερευνητικής εγκατάστασης θα αρχίσει το 2013 και αναμένεται να έχει τεθεί σε λειτουργία έως το 2016, παράλληλα με τον υπάρχοντα επιβραδυντή αντιπρωτονίων του CERN.