반물질의 개념은 수년 동안 공상과학 팬들을 기쁘게 해왔지만 물리학자들에게는 실질적인 질문을 제기하기도 합니다. 수학적으로 말하면, 우리 우주의 모든 유형의 입자에는 상응하는 반입자가 존재한다는 것이 합리적입니다. 동일하지만 반대 전하를 가집니다. 예를 들어 전자와 대응하려면 양전자라고도 알려진 반전자가 있어야 합니다. 반물질과 물질이 접촉하면 둘 다 에너지의 섬광으로 서로를 파괴합니다.
빅뱅이 일어났을 때 물질과 물질이 모두 동일한 양으로 생성되어야 했습니다. 반물질. 그러나 물질은 어디에나 있으며 오늘날 우리 우주에는 반물질이 거의 없습니다. 왜 그런 겁니까?
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CERN의 새로운 실험, 유럽 핵 연구 기구, 물질과 반물질이 지구의 중력장에 어떻게 다르게 반응할 수 있는지 살펴봄으로써 문제를 해결해 왔습니다. 물리학자들은 반물질이 물질과 다른 속도로 떨어질 수 있다고 생각하는데, 이는 반물질이 덜 널리 퍼지는 이유를 설명하는 데 도움이 될 것입니다. 하지만 이를 테스트하려면 다음과 같은 반물질 입자를 만들어야 합니다. 포지트로늄 원자. 이것은 전자 1개와 양전자 1개의 쌍이지만, 1초도 안 되는 시간(정확히 말하면 142나노초) 동안만 살기 때문에 실험을 수행할 시간이 충분하지 않습니다.
CERN의 획기적인 발전은 훨씬 더 오래 지속되는(각각 1140나노초) 포지트로늄 원자를 만드는 것입니다. 그들은 또한 생성된 포지트로늄 원자의 속도를 추적하여 초당 70~120km의 속도로 움직이는 것을 관찰할 수 있어 실험이 더 쉬워졌습니다. 그들은 양전자가 더 오래 살 수 있도록 더 많은 에너지를 제공하기 위해 자외선 레이저 플래시를 보내는 유쾌한 "양전자-포지트로늄 변환기"를 사용하여 이를 달성했습니다.
결국 과학자들은 수명이 긴 포지트로늄 원자를 실험에 사용하여 중력에 어떻게 반응하는지 확인할 수 있지만 먼저 생성된 원자가 전기적으로 중성인지 확인해야 합니다. 다행히도 이 작업은 도구를 사용하지 않고도 수행할 수 있습니다.
CERN 가속기 현재 2년 업그레이드 프로그램으로 인해 종료되었습니다. CERN의 대부분의 실험에서는 양성자 빔을 생성하기 위해 가속기를 사용해야 하지만, 이 포지트로늄 실험은 가동 중단 기간에도 진행될 수 있습니다.연구 결과는 저널에 게재됩니다. 물리적 검토 A.
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