反物質の概念は長年にわたって SF ファンを喜ばせてきましたが、物理学者にとっては大きな疑問も投げかけています。 数学的に言えば、私たちの宇宙のあらゆる種類の粒子に対して、対応する反粒子が存在することは理にかなっています。 同じですが反対の電荷を持っています。つまり、電子に対応するには、陽電子としても知られる反電子が存在する必要があります。 反物質と物質が接触すると、両方ともエネルギーの閃光でお互いを破壊します。
ビッグバンが起こったとき、同量の物質と物質の両方が生成されるはずでした。 反物質. しかし、物質はどこにでも存在しており、今日の宇宙には反物質はほとんどありません。 何故ですか？
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CERNによる新たな実験、 欧州原子核研究機構は、物質と反物質が地球の重力場に対してどのように異なる反応をするかを調べることで、この問題に取り組んできました。 物理学者らは、反物質は物質とは異なる速度で落下する可能性があり、それがなぜ反物質があまり普及していないのかを説明するのに役立つと考えている。 しかし、これをテストするには、次のような反物質粒子を作成する必要があります。 ポジトロニウム原子. これらは 1 つの電子と 1 つの陽電子のペアですが、それらはほんの 1 秒 (正確には 142 ナノ秒) しか生きられないため、実験を行うのに十分な時間がありません。
CERN の画期的な進歩は、1 個あたり 1140 ナノ秒というはるかに長い持続時間を持つポジトロニウム原子を作成したことです。 また、生成されたポジトロニウム原子の速度を追跡することもでき、原子が秒速 70 ～ 120 キロメートルで移動することが観察されたため、実験が容易になりました。 彼らは、陽電子により多くのエネルギーを与えて寿命を延ばすために紫外線レーザーのフラッシュを送信する、楽しい響きの「陽電子から陽電子へのコンバーター」を使用してこれを達成しました。
最終的に科学者は、これらの長寿命ポジトロニウム原子を実験に使用して、重力にどのように反応するかを確認できるようになりますが、最初に、作成した原子が電気的に中性であるかどうかを確認する必要があります。 幸いなことに、これは CERN加速器 現在、2 年間のアップグレード プログラムのため停止されています。 CERN のほとんどの実験では、陽子線を生成するために加速器を使用する必要がありますが、このポジトロニウム実験は停止期間中でも続行できます。
研究結果は雑誌に掲載される 物理的レビューA.
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