Pages

Tim Eksperimen ALPHA di CERN Menahan Antihidrogen Selama 1000 Detik

News KeSimpulan.com - Fisikawan eksperimen ALPHA di CERN berhasil membujuk atom anti-hidrogen bertahan 1000 detik, membuka cara melihat perilaku antimateri.

Hanya 6 bulan yang lalu, fisikawan melaporkan telah menangkap atom dari antimateri untuk sepersekian detik. Kini, tim yang sama menangkap atom individual antihidrogen yang masing-masing terdiri dari sebuah antiproton terikat positron sampai dengan 15 menit.

Ini cukup lama bagi sebuah atom kehilangan semua energi internal dan menetap menjadi energik rendah "ground state" yang merupakan prasyarat untuk meneliti didalamnya.

Hasilnya fisikawan mengambil langkah penting lebih dekat ke tujuan dekade lama untuk secara tepat membandingkan hidrogen untuk antihdrogen dengan harapan menemukan kunci simetri antara materi dan antimateri.

"Saya senang jika kita hanya mengaktifkan perangkap, beberapa atom antihidrogen dapat bertahan cukup lama untuk mencapai ground state," kata Gerald Gabrielse, fisikawan Harvard University yang menemukan skema perangkap umum antihidrogen dan memimpin eksperimen pesaing yang dikenal sebagai ATRAP.

Seperti dalam studi mereka sebelumnya, peneliti eksperimen ALPHA menggunakan array silinder elektroda untuk menangkap dalam bidang listrik untuk hembusan antiproton dan positron, mitra antimateri dari elektron.

Di laboratorium fisika partikel Eropa, CERN di dekat Jenewa, Swiss, tim menggunakan medan listrik tambahan untuk mengaduk populasi 15.000 antiproton melalui 1 juta positron, partikel memberi kesempatan membentuk atom antihidrogen.

Ketika insiden, positron bermuatan positif dan antiproton bermuatan negatif membatalkan akun masing-masing. Atom bermuatan tidak dapat terikat oleh medan listrik, sehingga fisikawan menggunakan medan magnet untuk menangkap beberapa atom yang mungkin terbentuk.

"Kalau orang bisa melakukan ini akan menjadi kemajuan besar dalam memahami mengapa kita hidup di dunia materi. Pasti ada asimetris di suatu tempat sehingga ini adalah tujuan jangka panjang," kata Clifford Surko, fisikawan University of California, San Diego.

Untuk membuktikan telah menangkap atom antihidrogen, tim menerapkan medan listrik untuk menyapu apapun antiproton yang tersisa dan kemudian positron, setelah penundaan mematikan perangkap magnetik. Akhirnya, atom antimateri terbebas dan hanyut ke dalam elektroda, memusnahkan kontak dengan materi biasa untuk menghasilkan semburan tanda partikel yang disebut pion.

Pada bulan November, para peneliti ALPHA melaporkan telah menangkap atom antihidrogen selama 0,172 detik. Kali ini mereka menunggu lama untuk perangkap magnetik dan 7 dari 16 upaya, mereka menahan sebuah atom selama 1000 detik. Bahkan salah satu upaya dari tiga upaya berhasil menahan sebuah atom berumur 2000 detik, dan melaporkan ke Nature Physics.

Ini waktu yang cukup untuk sebuah atom antihidrogen kehilangan energi internal dan mencapai ground state, kata Jeffrey Hangst, fisikawan Aarhus University di Denmark dan kepala tim ALPHA.

Sebuah atom hanya dapat memiliki jumlah tertentu energi sehingga kondisi internal membentuk susunan energi meningkat. Setiap bentuk atom antihidrogen meninggi dan menurunkan foton radiasi. Tim ALPHA tidak membuktikan bahwa atom yang lama berhasil sampai ke ground state, tetapi perhitungan menunjukkan seharusnya terjadi.

"Saya berani pertaruhkan rumah saya bahwa mereka berada dalam ground state," kata Gabrielse.

"Ini jelas merupakan langkah maju yang sangat, sangat penting," kata Ryugo Hayano, fisikawan University of Tokyo dan kepala eksperimen Atomic Spectroscopy and Collisions Using Slow Antiprotons (ASACUSA) di CERN.

Para peneliti ingin mengukur aturan ground state antihidrogen dan membandingkannya dalam hidrogen yang dikenal dengan presisi satu bagian dalam 1014. Setiap perbedaan akan melanggar simetri antara materi dan antimateri yang dikenal sebagai charge parity time reversal (CPT), misalnya sebuah partikel dan anti-partikel yang memiliki massa yang sama dan seumur hidup.

Dan jika simetri CPT tidak cukup tahan, maka tidak bisa suatu simetri ruang dan waktu yang disebut invarian Lorentz yang merupakan dasar teori relativitas Einstein khusus. Tetapi untuk membuat pengukuran tersebut, ilmuwan pertama kali perlu membuat antihidrogen dalam ground state.

Namun, ini mungkin tahun sebelum peneliti dapat mengukur antiatom secara tepat untuk melakukan tes simetri CPT. Selain itu, tidak jelas bahwa tim ALPHA menjadi yang pertama berhasil. Tim eksperimen ASACUSA juga bertujuan untuk membuat pengukuran tersebut dengan menggunakan pendekatan yang berbeda dengan free-floating beam of antihydrogen atoms.

Gabrielse dan tim ATRAP, juga di CERN, yang mengambil trik sedikit berbeda dengan tim ALPHA mencoba menjebak atom antihidrogen lebih banyak lagi untuk membuat pengukuran presisi lebih mudah. Eksperimen Bona fide antihidrogen siap untuk dimulai, tetapi perlombaan akan menjadi maraton dan bukan sprint.
Confinement of antihydrogen for 1,000 seconds

The ALPHA Collaboration

Nature Physics, 05 June 2011

Download dan Akses : (maaf akses kami disable)
Gerald Gabrielse http://www.physics.harvard.edu/people/facpages/gabrielse.html
Clifford Surko http://positrons.ucsd.edu/about_cliff.html
Jeffrey Hangst http://pure.au.dk/portal/da/hangst@phys.au.dk
Ryugo Hayano http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/hayano/en/about.html

ALPHA http://alpha.web.cern.ch/alpha/
ATRAP http://hussle.harvard.edu/~atrap/
ASACUSA http://asacusa.web.cern.ch/ASACUSA/

Gambar : ALPHA Collaboration, Nature Physics, DOI:10.1038/nphys2025

Artikel Lainnya: