ذرات شکننده در محفظه ای فوقسرد و پیشرفته، یک جابهجایی کوتاه با کامیون را بدون تماس با ماده معمولی دوام آوردند؛ تماسی که میتوانست آنها را در یک آن به درخششی از انرژی ناپدید کند.
یک سفر کوتاه با کامیون، جهشی بزرگ برای فیزیک ذرات.
آگهی
آگهی
دانشمندان برای نخستین بار پادماده، یعنی برخی از نادرترین ذرات جهان هستی را از آزمایشگاه بیرون آورده و روی جاده بردهاند؛ در قالب آزمایشی دقیق با کامیون که میتواند شیوه مطالعه آن را دگرگون کند.
در کارخانه پادماده سرن نزدیک ژنو، پژوهشگران در آزمایشی چهار ساعته برای اثبات امکان جابهجایی امن آنها، حدود ۱۰۰ پادپروتن را در یک محفظه ویژهطراحیشده با کامیون منتقل کردند.
پادماده به شکنندگی افسانهای معروف است. اگر پادپروتنها حتی برای کسری از ثانیه با ماده معمولی تماس پیدا کنند، یکدیگر را نابود میکنند و انرژی آزاد میکنند.
برای جلوگیری از این واکنش، پادپروتنها را در جعبهای مکعبی به ضلع حدود یک متر که به «تله قابلحمل پادپروتن» معروف است محصور کردهاند؛ محفظهای که در آن از آهنرباهای ویژهای استفاده میشود که تا منفی ۲۶۹ درجه سانتیگراد (۴۵۲ درجه فارنهایت زیر صفر) سرد شدهاند و امکان میدهند پادپروتنها در خلایی فوقسرد معلق بمانند و با دیوارههای داخلی که از… ماده تشکیل شدهاند تماس پیدا نکنند.
این مسیر نیمساعته فرصتی بود تا آزمایش شود آیا این ذرات میتوانند خارج از محیط کنترلشده آزمایشگاه نیز در محفظه باقی بمانند یا نه.
چرا توانایی جابهجایی پادماده مهم است؟
اما چرا این همه توجه به پادماده؟ تارا شیرز، استاد فیزیک ذرات در دانشگاه لیورپول که در این پروژه مشارکت ندارد، میگوید پادماده کلید یکی از بزرگترین معماهای علم را در اختیار دارد: اینکه چرا جهان به شکل کنونی خود وجود دارد.
شیرز میگوید: «پادماده یکی از بزرگترین معماهایی است که در علم داریم. از همان ابتدا بسیار کمیاب بوده، برای همین نتوانستهایم خیلی آن را مطالعه کنیم.»
شیرز توضیح میدهد: «اما همین پادماده کلید فهم این نکته را در خود دارد که چرا جهان دقیقا همین شکلی است که هست، چون مسئله اصلی برای ما این است که در آغاز پیدایش جهان، نیمی از آن از پادماده تشکیل شده بود.»
این آزمایش نخستین گام به سوی انتقال پادپروتنها به آزمایشگاههای تخصصی دیگر در اروپا، مانند دانشگاه هاینریش هاینه در دوسلدورف است که در شرایط عادی رانندگی حدود هشت ساعت با سرن فاصله دارد تا بتوان در آنجا اندازهگیریهای دقیقتری انجام داد. اما انجام چنین کاری اصلا آسان نیست.
آلن بار، استاد دانشگاه آکسفورد، میگوید: «به محض اینکه این پروتونهای پادماده با ماده معمولی تماس پیدا میکنند، یکدیگر را نابود میکنند؛ آنها فقط در یک چشمک نور ناپدید میشوند.»
او میگوید چالش اصلی در این آزمایش این است که جلوی این رخداد گرفته شود.
بار توضیح میدهد: «در این فناوری، پروتونهای پادماده در خلایی فوقسرد و به کمک میدانهای قدرتمند الکتریکی و مغناطیسی به دام میافتند و عملا از تماسشان با دیوارههای محفظه جلوگیری میشود. این جابهجایی یک «اثبات مفهوم» است؛ نشان میدهد که در آینده میتوانیم چنین انتقالهایی را به طور معمول انجام دهیم و پادماده را با جزئیات مطالعه کنیم.»
او اضافه میکند: «وقتی خودتان را برای انجام چنین کارهای دشواری تحت فشار قرار میدهید، ناچار میشوید فناوریهایی اختراع کنید که بعدا در جاهای دیگر به کار میآیند. هدف ما از این کار این نیست، اما چنین پیامد جانبیای به همراه دارد.»
این پیشرفت چه دستاوردهایی میتواند داشته باشد؟
شیرز میگوید سرن سفری طولانی به سوی کشفهای علمی را آغاز کرده و امروز نمیتوانیم تصور کنیم این مسیر در آینده چه دستاوردهایی برای بشریت خواهد داشت.
او میافزاید: «مطمئنم که این کار در حوزههای دیگری هم کاربرد خواهد داشت؛ فقط در حال حاضر نمیتوانم بگویم دقیقا چه کاربردی چون هنوز به آن فکر نکردهایم اما خواهیم کرد.»
دانشگاه هاینریش هاینه به عنوان مکان مناسبتری برای مطالعه عمیق پادپروتنها شناخته میشود زیرا سرن با همه فعالیتهای دیگرش اختلالات مغناطیسی زیادی ایجاد میکند که میتواند نتایج پژوهش روی پادماده را مخدوش کند.
اما برای رساندن آنها به آنجا، این پادپروتنها باید در تمام مسیر از تماس با هر چیزی پرهیز کنند.
با این حال کارهای زیادی باقی مانده است؛ تله کنونی حداکثر چهار ساعت استقلال عملکرد دارد در حالی که مسیر تا دوسلدورف حدود دو برابر این زمان طول میکشد.