تتأثر المادة المضادة بالجاذبية بنفس الطريقة التي تتأثر بها المادة 

أمر يخضع لجاذبية الجاذبية. وتنبأت النسبية العامة لأينشتاين بأن المادة المضادة أيضًا يجب أن تسقط على الأرض بنفس الطريقة. ومع ذلك، لم يكن هناك دليل تجريبي مباشر حتى الآن لإثبات ذلك. تجربة ألفا في CERN هي أول تجربة مباشرة لاحظت تأثير خطورة على حركة المادة المضادة. استبعدت النتائج وجود "مضادات الجاذبية" المثيرة للاشمئزاز، واعتبرت ذلك خطورة التأثيرات يهم والمادة المضادة بطريقة مماثلة. وقد لوحظ أن ذرات الهيدروجين المضاد (البوزيترون تدور حول البروتون المضاد) سقط على الأرض بنفس طريقة سقوط ذرات الهيدروجين.  

تتكون المادة المضادة من جسيمات مضادة (البوزيترونات والبروتونات المضادة والنيوترونات المضادة هي جسيمات مضادة للإلكترونات والبروتونات والنيوترونات). أمر والمادة المضادة تقضي على بعضها البعض تمامًا عندما تتلامس تاركة وراءها الطاقة.  

أمر وتم إنشاء المادة المضادة بكميات متساوية في وقت مبكر الكون بواسطة الانفجار الكبير. ومع ذلك، فإننا لا نجد المادة المضادة الآن في الطبيعة (عدم تناسق المادة والمادة المضادة). المادة تهيمن. ونتيجة لذلك، فإن فهم خصائص وسلوك المادة المضادة غير مكتمل. وفيما يتعلق بتأثير الجاذبية على حركة المادة المضادة، فقد توقعت النظرية النسبية العامة أن المادة المضادة يجب أن تتأثر أيضًا بطريقة مماثلة، ولكن لم تكن هناك ملاحظة تجريبية مباشرة لتأكيد ذلك. حتى أن البعض جادل بأنه على عكس المادة (التي تخضع لسحب الجاذبية)، المادة المضادة قد يكون عرضة لـ "مضاد الجاذبية" المثير للاشمئزاز والذي تم استبعاده من خلال النتائج المنشورة مؤخرًا لتجربة ALPHA التي أجرتها CERN.  

وكانت الخطوة الأولى هي صنع الذرات المضادة في المختبر والسيطرة عليها لتجنب مواجهتها للمادة وفنائها. قد يبدو الأمر سهلاً، لكن الأمر استغرق أكثر من ثلاثة عقود للقيام بذلك. ركز الباحثون على ذرات الهيدروجين المضاد كنظام مثالي لدراسة سلوك الجاذبية للمادة المضادة لأن ذرات الهيدروجين المضاد هي جسيمات محايدة كهربائيًا ومستقرة من المادة المضادة. أخذ فريق البحث بروتونات مضادة سالبة الشحنة تم إنتاجها في المختبر وربطوها بالبوزيترونات موجبة الشحنة من مصدر الصوديوم 22 لتكوين ذرات الهيدروجين المضاد والتي تم حصرها لاحقًا في مصيدة مغناطيسية لمنع الفناء مع ذرات المادة. تم إيقاف تشغيل المصيدة المغناطيسية للسماح لذرات الهيدروجين المضاد بالهروب بطريقة محكومة في جهاز عمودي ALPHA-g وتم قياس المواضع الرأسية التي تفنى فيها ذرات الهيدروجين المضاد بالمادة. قام الباحثون بحبس مجموعات مكونة من حوالي 100 ذرة هيدروجين مضاد. لقد أطلقوا ببطء الذرات المضادة لمجموعة واحدة على مدى 20 ثانية عن طريق تقليل التيار في المغناطيس العلوي والسفلي. ووجدوا أن نسبة الذرات المضادة الموجودة في الأعلى والأسفل تتوافق مع نتائج الذرات من عمليات المحاكاة. وقد وجد أيضًا أن تسارع ذرة الهيدروجين المضاد كان متوافقًا مع التسارع المعروف بسبب خطورة بين المادة والأرض، مما يشير إلى أن المادة المضادة تخضع لنفس الجاذبية التي تخضع لها المادة، وليس لأي "جاذبية مضادة" مثيرة للاشمئزاز.  

يعد هذا الاكتشاف علامة فارقة في دراسة سلوك الجاذبية للمادة المضادة.  

*** 

مصادر:   

1. CERN 2023. الأخبار – تجربة ALPHA في CERN ترصد تأثير الجاذبية على المادة المضادة. تم النشر في 27 سبتمبر 2023. متاح على https://www.home.cern/news/news/physics/alpha-experiment-cern-observes-influence-gravity-antimatter تم الوصول إليه في 27 سبتمبر 2023. 

2. أندرسون، إي كيه، بيكر، سي جيه، بيرتشي، دبليو وآخرون. ملاحظة تأثير الجاذبية على حركة المادة المضادة. طبيعة 621، 716-722 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06527-1 

***