Polscy naukowcy z sukcesem w CERN. Chodzi o badania antymaterii

Zespół naukowców z Politechniki Warszawskiej odegrał rolę w przełomowym eksperymencie, dotyczącym badań nad antymaterią. Zmodernizowali oni bowiem system sterowania tym eksperymentem, który przeprowadzono w szwajcarskim CERN.

Zespół naukowców z Politechniki Warszawskiej przyczynił się do przełomowego eksperymentu, który ma potencjał otworzyć nowe możliwości w badaniach nad antymaterią. W ramach tego eksperymentu, naukowcy zdołali schłodzić próbkę antyelektronu za pomocą światła laserowego. Przeprowadzony w szwajcarskim laboratorium CERN, eksperyment został opisany w prestiżowym czasopiśmie naukowym "Physical Review Letters".

Międzynarodowy zespół naukowców pracujący w CERN ma na celu dokładne zmierzenie przyspieszenia, z jakim neutralny atom antywodoru spada w polu grawitacyjnym Ziemi. W ramach realizacji projektu AEgIS (Antimatter Experiment: gravity, Interferometry, Spectroscopy), naukowcy chcą także przetestować tzw. słabą zasadę równoważności. Zgodnie z tą zasadą, swobodny spadek dowolnego ciała nie zależy od jego masy, składu ani struktury wewnętrznej. W ramach tego projektu, naukowcy chcą sprawdzić, czy ta zasada obowiązuje również dla obiektów zbudowanych z antymaterii.

Tworzenie antywodoru, czyli pozytonu krążącego wokół antyprotonu, jest skomplikowanym procesem. Wiązka antyprotonów, wyprodukowana i spowolniona w tzw. fabryce antymaterii, jest kierowana do chmury pozytonowej, czyli elektronu krążącego wokół pozytonu. Chmura ta jest wytwarzana poprzez umieszczenie pozytonów w nanoporowatej krzemionce. Gdy antyproton i pozyton spotykają się w chmurze pozytonium, chmura oddaje swój pozyton antyprotonowi, tworząc antywodór.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Jednak proces ten jest skomplikowany i niesie ze sobą pewne wyzwania. Pozytonium, czyli cały układ antymaterii, ma bardzo krótki czas trwania - rozpada się na kwanty gamma w ciągu 142 miliardowych części sekundy. Mimo to, jego prosta budowa sprawia, że jest bardzo atrakcyjny badawczo i pozwala na poszukiwania nowych zjawisk fizycznych. Wymaga to jednak ekstremalnego chłodzenia próbki pozytonium.

Zespół naukowców z Politechniki Warszawskiej odniósł sukces w tym zakresie, udoskonalając system sterowania eksperymentem. Jak podaje biuro prasowe Politechniki Warszawskiej, naukowcy zdołali obniżyć temperaturę próbki z 380 do 170 stopni w skali Kelvina. Do tego celu użyli nietypowego, szerokopasmowego lasera, który jest w stanie schłodzić większą część próbki.

Naukowcy mają nadzieję, że ten przełomowy krok umożliwi prowadzenie wysoce precyzyjnych pomiarów układów materia-antymateria. Może to doprowadzić do odkrycia nowych zasad fizyki. W dalszej perspektywie, dzięki eksperymentom AEgIS, być może uda się stworzyć laser promieniowania gamma - potencjalnie niezwykle przydatnego w badaniach podstawowych i aplikacyjnych.

- Zespół z Politechniki Warszawskiej przyczynił się do modernizacji systemu sterowania eksperymentem w CERN, wprowadzając otwarte oprogramowanie Sinara/ARTIQ i rozwiązanie oparte na otwartym sprzęcie zamiast elektroniki robionej na zamówienie. Układ sterowania służy do obsługi poszczególnych elementów aparatury i planowania sekwencji doświadczeń. Nasza grupa miała też udział w stworzeniu wizualizacji online i opracowaniu platformy przetwarzania danych – powiedział dr hab. Georgy Kornakov, lider zespołu naukowców z PW działających w konsorcjum naukowym AEgIS.