انتشار این مقاله


پادپروتون؛ زیر ذره‌بین گشتاور

فیزیک‌دانان موفق به محاسبۀ دقیق گشتاور مغناطیسی پادپروتون شده‌اند. گروهی بین‌المللی از محققان، به سرپرستی استفان آلمر (Stefan Ulmer) از انستیتو تحقیقاتی رایکن (RIKEN)، با انجام محاسبات بسیار دقیق (با یک دقت ۶ برابری نسبت به قبل) دریافتند که گشتاور مغناطیسی پادپروتون (Antiproton) بسیار نزدیک به اندازۀ کمیت مذکور در پروتون است. ایدۀ موجودیت “پادماده” (Antimatter) […]

فیزیک‌دانان موفق به محاسبۀ دقیق گشتاور مغناطیسی پادپروتون شده‌اند.

گروهی بین‌المللی از محققان، به سرپرستی استفان آلمر (Stefan Ulmer) از انستیتو تحقیقاتی رایکن (RIKEN)، با انجام محاسبات بسیار دقیق (با یک دقت ۶ برابری نسبت به قبل) دریافتند که گشتاور مغناطیسی پادپروتون (Antiproton) بسیار نزدیک به اندازۀ کمیت مذکور در پروتون است.

بالا: طرحی از دام پنینگ که در این مطالعه مورد استفاده قرار کرفته است؛ ابری از پادپروتون‌ها در دام مخزنی (Reservoir trap) ذخیره شده است؛ که وظیفۀ تأمین ذرات تکی دام کومگنومتر (Comagnometer trap) و دام آنالیز (Analysis trap) را بر عهده دارد. CT برای محاسبۀ میدات مغناطیسی مداوم کاربرد دارد. AT نیز شامل یک بطری مغناطیسی است که برای محاسبۀ فرکانس سیکلوترون (Cyclotron) و لارمر (Larmor) استفاده می‌شود.
پایین: نتایج ۶ عملیات محاسباتی g-Factor که طی خاموشی شتاب‌دهندۀ سرن – از۲۰ام فوریه تا ۵ام مارس ۲۰۱۶ – به انجام رسید. امتیاز تصویر: H. Nagahama et al, doi: 10.1038/ncomms14084.

ایدۀ موجودیت “پادماده” (Antimatter) برای اولین بار در دهۀ ۱۹۲۰ مطرح گشت. فقط چند سال پس از تولد این فرضیه، پوزیترون – پادذرۀ الکترون – کشف شد. علی‌رغم این که پوزیترون‌ها (Positron) به صورت طبیعی در زمین حضور دارند؛ پادپروتون‌ها باید به شکل مصنوعی تولید شوند.

دکتر آلمر و همکارانش جهت انجام این مطالعه، پادپروتون‌های تولیدشده توسط کاهندۀ سرعت پادپروتون (Antiproton Decelerator) سازمان تحقیقاتی سرن (CERN) را در دستگاهی به نام “دام پنینگ” (Penning trap) وارد نمودند. این دستگاه قادر است پادپروتون را برای دوره‌های بالاتر از یک سال ذخیره‌سازی نماید.

محققان در ادامه پادپروتون‌ها را تک‌به‌تک از دام ذخیره‌سازی خارج نموده و وارد دام دیگری کرده و تا دمای صفر مطلق (منفی ۲۷۳ درجۀ سانتی‌گراد) خنک ساختند؛ این پادپروتون‌های سرمادیده سپس وارد یک میدان مغناطیسی پیچیده شدند تا محققان محاسبات لازم را – جهت برآورد گشتاور مغناطیسی – انجام دهند. این گشتاور (g-Factor) بر پایۀ ۶ روش محاسباتی مجزا و با عدم قطعیت (Uncertainty) بالغ بر ۰/۸ در میلیون، تعیین گشت.

رقم ۲/۷۹۲۸۴۶۵ در حدود ۶ برابر دقیق‌تر از مقدار محاسبه‌شدۀ قبلی – از سوی گروه دیگری از سرن در ۲۰۱۳ – می‌باشد. شایان ذکر است که تا سال ۲۰۱۱، گشتاور مغناطیسی پادپروتون صرفاً تا ۳ رقم اعشار محاسبه شده بود. این رقم جدید با g-Factor پروتون – ۲/۷۹۲۸۴۷۳۵۰ – نیز هم‌خوانی داد.

دکتر آلمر در این باره توضیح می‌دهد:

ما اختلاف عمیقی بین مدل استاندارد فیزیک ذرات (Particle Physics) که پروتون و پادپروتون را تصویر هم‌سان آینه‌ای یک‌دیگر توصیف می‌کند؛ با این حقیقت که در مقیاس کیهانی، شکاف عظیمی بین مقادیر ماده و پادماده در جهان وجود دارد؛ مشاهده می‌کنیم. مطالعات ما – بر پایۀ محاسباتی که ۶ برابر دقیق‌تر از تمام محاسبات قبلی است – نشان می‌دهد که حق با مدل استاندارد است؛ چرا که هیچ‌گونه تفاوتی بین بین گشتاور مغناطیسی پروتون/آنتی‌پروتون وجود ندارد. ما هیچ‌گونه مدرکی دال بر نقص CPT (بار، برابری، زمان) نیافتیم.

میلاد شیرولیلو


نمایش دیدگاه ها (0)
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *