เรื่อง ย่อมมีแรงดึงดูดโน้มถ่วง ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ได้ทำนายไว้ว่าปฏิสสารจะตกลงมายังโลกในลักษณะเดียวกัน อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีหลักฐานการทดลองโดยตรงที่แสดงให้เห็นว่า การทดลอง ALPHA ที่ CERN ถือเป็นการทดลองโดยตรงครั้งแรกที่ได้สังเกตผลกระทบของ แรงดึงดูด เรื่องการเคลื่อนที่ของปฏิสสาร การค้นพบนี้ได้ตัดทอน 'แรงต้านแรงโน้มถ่วง' ที่น่ารังเกียจออกไปและถือเช่นนั้น แรงดึงดูด อิทธิพล เรื่อง และปฏิสสารในลักษณะเดียวกัน พบว่าอะตอมของแอนติไฮโดรเจน (โพซิตรอน) การโคจร แอนติโปรตอน) ตกลงมายังโลกในลักษณะเดียวกับอะตอมของไฮโดรเจน
ปฏิสสารประกอบด้วยปฏิปักษ์ (โพซิตรอน แอนติโปรตอน และแอนตินิวตรอนเป็นปฏิปักษ์ของอิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอน) เรื่อง และปฏิสสารจะทำลายล้างกันโดยสิ้นเชิงเมื่อสัมผัสกันโดยเหลือพลังงานไว้เบื้องหลัง
เรื่อง และปฏิสสารถูกสร้างขึ้นในปริมาณเท่ากันในช่วงต้น จักรวาล โดยบิ๊กแบง. อย่างไรก็ตาม เราไม่พบปฏิสสารในธรรมชาติในขณะนี้ (สสาร-ปฏิสสารไม่สมมาตร). เรื่องครอบงำ ส่งผลให้ความเข้าใจคุณสมบัติและพฤติกรรมของปฏิสสารยังไม่สมบูรณ์ ในส่วนที่เกี่ยวกับผลกระทบของแรงโน้มถ่วงต่อการเคลื่อนที่ของปฏิสสาร ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปได้คาดการณ์ไว้ว่าปฏิสสารควรได้รับอิทธิพลในลักษณะเดียวกัน แต่ไม่มีการสังเกตการทดลองโดยตรงเพื่อยืนยันสิ่งนั้น บางคนถึงกับแย้งว่าไม่เหมือนกับสสาร (ซึ่งอยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วง) ปฏิสสาร อาจอยู่ภายใต้ 'แรงต้านแรงโน้มถ่วง' ที่น่ารังเกียจ ซึ่งถูกตัดออกไปโดยผลการวิจัย ALPHA ของ CERN ที่เผยแพร่เมื่อเร็วๆ นี้
ขั้นตอนแรกคือการสร้างสารต่อต้านอะตอมในห้องปฏิบัติการและควบคุมพวกมันเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้พวกมันเผชิญกับสสารและการทำลายล้าง อาจฟังดูง่ายแต่ใช้เวลากว่าสามทศวรรษจึงจะสำเร็จ นักวิจัยมุ่งเน้นไปที่อะตอมแอนติไฮโดรเจนในฐานะระบบในอุดมคติในการศึกษาพฤติกรรมแรงโน้มถ่วงของปฏิสสาร เนื่องจากอะตอมของปฏิสสารเป็นอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้าและเสถียรของปฏิสสาร ทีมวิจัยได้นำแอนติโปรตรอนที่มีประจุลบที่ผลิตในห้องปฏิบัติการมาผูกเข้ากับโพซิตรอนที่มีประจุบวกจากแหล่งโซเดียม-22 เพื่อสร้างอะตอมแอนติไฮโดรเจน ซึ่งต่อมาถูกกักขังอยู่ในกับดักแม่เหล็กเพื่อป้องกันการทำลายล้างด้วยอะตอมของสสาร กับดักแม่เหล็กถูกปิดเพื่อให้อะตอมแอนติไฮโดรเจนหลบหนีออกไปในลักษณะควบคุมในอุปกรณ์แนวตั้ง ALPHA-g และตำแหน่งแนวตั้งที่อะตอมแอนติไฮโดรเจนทำลายล้างด้วยสสารถูกวัด นักวิจัยได้ดักจับกลุ่มอะตอมแอนติไฮโดรเจนประมาณ 100 อะตอม พวกมันค่อยๆ ปล่อยแอนติอะตอมของกลุ่มหนึ่งอย่างช้าๆ ในช่วงเวลา 20 วินาทีโดยการลดกระแสในแม่เหล็กด้านบนและด้านล่าง พวกเขาพบว่าสัดส่วนของแอนติอะตอมที่มีอยู่ในด้านบนและด้านล่างสอดคล้องกับผลลัพธ์ของอะตอมจากการจำลอง นอกจากนี้ยังพบว่าความเร่งของอะตอมแอนติไฮโดรเจนสอดคล้องกับความเร่งที่รู้จักกันดีเนื่องจาก แรงดึงดูด ระหว่างสสารกับโลกโดยเสนอว่าปฏิสสารนั้นมีแรงดึงดูดแรงโน้มถ่วงเดียวกันกับสสารและไม่ใช่ 'แรงต้านแรงโน้มถ่วง' ที่น่ารังเกียจใดๆ
การค้นพบนี้เป็นก้าวสำคัญในการศึกษาพฤติกรรมแรงโน้มถ่วงของปฏิสสาร
***
แหล่งที่มา:
- CERN 2023 ข่าว – การทดลอง ALPHA ที่ CERN สังเกตอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงที่มีต่อปฏิสสาร โพสต์เมื่อ 27 กันยายน 2023 มีจำหน่ายที่ https://www.home.cern/news/news/physics/alpha-experiment-cern-observes-influence-gravity-antimatter เข้าถึงเมื่อวันที่ 27 กันยายน 2023.
- แอนเดอร์สัน, EK, เบเกอร์, CJ, Bertsche, W. และคณะ การสังเกตผลกระทบของแรงโน้มถ่วงต่อการเคลื่อนที่ของปฏิสสาร ธรรมชาติ 621, 716–722 (2023) https://doi.org/10.1038/s41586-023-06527-1
***
