دانشمندان مرکز تحقیقاتی سرن برای اولین بار درون پاد ماده را رمز گشایی کردند. پاد ماده چیزی بیش از یک مفهوم علمی تخیلی است که دانشمندان را در مسیر علم می راند. در واقع این ماده یک عضو واقعی و بسیار کوچک در عالم هستی است. در حالی که پاد ماده بسیار نادر است اما در شرایط مناسب می تواند وجود داشته باشد. اطلاعات در خصوص نحوه رفتار پاد ماده ابزار قدرتمندی در خصوص آزمایش مدل استاندارد در فیزیک ذرات که ما هم اکنون از آن برای درک بهتر نیرو هایی که در نحوه رفتار ذرات موثر هستند استفاده می کنیم، ارائه می کند.

پاد ماده نخستین بار در سال ۱۹۲۸ توسط فیزیکدان انگلیسی پاول دیراک پیش بینی شد. او پیشنهاد کرد که هر یک از ذرات ماده می بایست که پاد ماده مرتبط با خود داشته باشند. این پاد ماده ها در همه جوانب کاملا مشابه با  همتای ذره ای شان هستند به غیر از بار شان. به عنوان مثال، پاد ماده ی الکترون دارای بار منفی، آنتی الکترون بار مثبت که پازیترون نیز نام دارد می باشد. هنگامی که ماده و پاده رو به روی یکدیگر قرار می گیرند آن ها یک دیگر را نابود کرده و تنها یک انرژی را باقی می گذراند. انفجار بزرگ ( بیگ بنگ) می بایست تعداد برابری از ماده و ضد ماده به جای گذاشته باشد اما امروزه جهان ما توسط ماده احاطه شده است و مقدار بسیار کمی از پاد ماده باقی مانده است. درک این موضوع قدمی عظیم در درک بهتر منشا و تکامل جهان هستی می باشد. با این حال، پاد ماده ای که به صورت طبیعی به وجود می آید  اغلب به سرعت پس از رویارویی با ماده جهان از بین می رود. هم اینک، فیزیک دان های ذره ای هر از گاهی می توانند در مرکز کاهنده ضد پروتونی سرن به صورت موقت پاد ماده را برای تحقیقات تولید کنند، که همین موضوع منجر به رسیدن به دستاورد های نوینی در خصوص رفتار و مشخصه های پاد ماده شده است.

در مقاله ای که اخیرا توسط Nature  منتشر شده است، بخش ALPHA مرکز سرن اخیران اعلام کرده است که موفق شده است خط طیفی اتم پاد هیدروژن را اندازه گیری کند. این نتیجه بدست آمده در اثر ۲۰ سال تحقیق و تلاش است و از طریق لیزری برای مشاهده انتقال اتمی ۱S-2S در پاد هیدروژن بدست آمده است. در محدودیت های آزمایش، نتایج بدست آمده توسط ALPHA این انتقال در هیدروژن و پادهیدروژن کاملا مشابه است، این شرایط در مدل استاندارد ذکر شده است. اگر این انتقال ها با یکدیگر متفاوت بودند، درک فعلی ما از علم فیزیک بهم میریخت.

انتقال ۱S-2S یکی از انتقال هاییست که در طیف هیدروژنی وجود دارد. هنگامی که الکترون ها توسط تابشی به نام “ریزش” از سوی درجات بالاتر انرژی در اتم به سمت درجات پایین تر انرژی ساتع می شود یک طیف ایجاد می شود. این پروسه در طول موج های دقیقی تولید انرژی می کند. هر یک از عناصر طیفی منحصر به خود تولید می کند که مانند اثر انگشتی برای هرکدام است. منجمان اغلب از این طیف ها برای تعیین ترکیب یک شی بر اساس نوری که تولید می کند استفاده می کنند.

برای دیدن انتقال ۱S-2S در پاد هیدروژن، تیم ALPHA نخست می بایست آنتی اتم تولید کرده و آن ها را پایدار نگه دارد که به هیچ وجه کار آسانی نبود. دستور العمل ALPHA برای ساخت پاد هیدروژن شامل ترکیب پلاسما های شامل پاد پروتون و پوزیترون ها بوده است که منجر به ساخت پاد هیدروژن شوند.  پاد اتم های حاصله  به صورت مغناطیسی به دام می افتند تا برای آزمایش استفاده شوند. از تعداد اولیه ۹۰ هزار پاد پروتون، محققان موفق شدند  ۲۵ هزار اتم آنتی هیدروژن تولید کنند و از میان  آن ها در هر مرحله تنها ۱۴ آنتی اتم به دام افتادند. با تاباندن نور به اتم های پاد هیدروژن توسط لیزر تا دقیقا همان مقدار انرژی لازم به آن منتقل شود تا انتقال صورت گیرد، محققان توانستند انتشار بدست آمده را مشاهده کنند تا در آن به دنبال تفاوت در قیاس با هیدروژن معمولی بگردند.

نتایج بدست آمده به همراه نتایجی که از دیگر آزمایش های انجام شده توسط ASACUSA و BASE انجام گرفتند نشان دهنده پیش رفت چشمگیر سرن در زمینه تحقیقات پاد ماده هستند.

آیا تا پیش از این، با مفهوم پاد ماده آشنا بوده اید؟ نظر خود را در باره این مطلب علمی با گویا آی تی در میان بگذارید و این مقاله را برای علاقمندان علم فیزیک و اختر فیزیک بر روی شبکه اجتماعی نشر دهید.

منبع:astronomy.com