Fizycy z PW zmodernizowali system sterowania eksperymentem nad antymaterią

Naukowcy schłodzili próbkę antyelektronu światłem laserowym, co otwiera drogę do nowych badań nad antymaterią. Fizycy z Politechniki Warszawskiej zmodernizowali system sterowania tym eksperymentem, który przeprowadzono w szwajcarskim CERN. Wyniki zostały opisane na łamach „Physical Review Letters”.

Międzynarodowy zespół naukowców pracujących w CERN chce bardzo dokładnie zmierzyć przyspieszenie, z jakim neutralny atom antywodoru spada w polu grawitacyjnym Ziemi. Podczas realizacji projektu AEgIS (Antimatter Experiment: gravity, Interferometry, Spectroscopy) chcą także sprawdzić tzw. słabą zasadę równoważności (zgodnie z którą swobodny spadek dowolnego ciała zupełnie nie zależy od jego masy, składu ani struktury wewnętrznej) dla obiektów zbudowanych z antymaterii.

Aby stworzyć antywodór, czyli pozyton krążący wokół antyprotonu, wiązka antyprotonów wyprodukowanych i spowolnionych w tzw. fabryce antymaterii kierowana jest do chmury pozytonowej, czyli elektronu krążącego wokół pozytonu. Chmura jest wytwarzana poprzez umieszczenie pozytonów w nanoporowatej krzemionce (około jeden na trzy pozytony tworzy pozytonium). Gdy antyproton i pozyton spotykają się w chmurze pozytonium, oddaje ona swój pozyton antyprotonowi, tworząc antywodór.

Taki sposób tworzenia antywodoru oznacza, że naukowcy mogą również badać pozytonium, czyli cały układ antymaterii. Problemem jest jednak jego bardzo krótki czas trwania - rozpada się bowiem na kwanty gamma w ciągu 142 miliardowych części sekundy. Mimo tej wady, jego prosta budowa sprawia, że jest bardzo atrakcyjny badawczo i pozwala na poszukiwania nowych zjawisk fizycznych. Wymaga to jednak ekstremalnego chłodzenia próbki pozytonium.

„Sukces autorów artykułu (https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.083402) polega na zmniejszeniu temperatury takiej próbki z 380 do 170 stopni w skali Kelvina. Do tego celu badacze użyli nietypowego, szerokopasmowego lasera, który jest w stanie schłodzić większą część próbki” – napisało biuro prasowe Politechniki Warszawskiej (PW) w komunikacie prasowym przesłanym do mediów.

Naukowcy mają nadzieję, że najnowsze osiągnięcie umożliwi prowadzenie wysoce precyzyjnych pomiarów układów materia-antymateria, co może 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.

red.PAP