المادة المضادة تسقط مثل المادة، مما يؤكد نظرية الجاذبية لأينشتاين

المادة المضادة تسقط مثل المادة، مما يؤكد نظرية الجاذبية لأينشتاين


إنه أمر رسمي: المادة المضادة تهبط، ولا ترتفع.

في تجربة هي الأولى من نوعها، قام العلماء بإسقاط ذرات الهيدروجين المضاد وشاهدوها وهي تسقط، مما يدل على أن الجاذبية تسحب المادة المضادة نحو الأرض، بدلاً من دفعها بعيدًا.

وتؤكد الدراسة أحد ركائز النظرية النسبية العامة لأينشتاين والمعروف بمبدأ التكافؤ الضعيف. ووفقا لهذا المبدأ، فإن الجاذبية تسحب كل جسم بنفس الطريقة، بغض النظر عن تركيبه. يقول الفيزيائي روجيرو كارافيتا، الذي لم يشارك في العمل الجديد: “هذا المفهوم أساسي لفهمنا للجاذبية”.

المادة المضادة هي صورة طبق الأصل للمادة، تحمل شحنة كهربائية معاكسة ولكن بنفس الكتلة. على سبيل المثال، الجسيم المضاد للإلكترون هو جسيم موجب الشحنة يسمى البوزيترون. إن الذات المتغيرة للبروتون هي بروتون مضاد سالب الشحنة، وهكذا.

يقول جيفري هانجست من جامعة آرهوس في الدنمارك، إن معظم الفيزيائيين لم يأخذوا بجدية فكرة أن المادة المضادة يمكن أن تسقط إلى الأعلى بدلًا من الأسفل. لكن العلماء لم يتمكنوا من اختباره بشكل مباشر من قبل. يقول هانغست، المتحدث الرسمي باسم جهاز فيزياء الليزر المضاد للهيدروجين، أو ALPHA، الذي أعلن عن النتيجة الجديدة: “المادة المضادة غامضة بعض الشيء، لذا نريد حقًا تأكيد هذا السلوك”.

ووجد الفريق أن المادة المضادة لم تسقط كما كان متوقعًا فحسب، بل سقطت أيضًا بنفس تسارع المادة العادية تقريبًا.

النتائج الموضحة في 28 سبتمبر طبيعة، تسليط الضوء على سيطرة العلماء المتزايدة على المادة المضادة، والهيدروجين المضاد على وجه الخصوص. المادة المضادة هي مادة صعبة قد يكون من الصعب التعامل معها. إذا اصطدمت بجسم مصنوع من مادة – جدران حاوية تخزين أو جزيئات هواء – فإنها تبيد بسرعة. ويقول هانجست إن الأمر استغرق عقودًا من العمل لقياس تأثير الجاذبية على المادة المضادة.

وفي التجربة التي أجريت في مختبر CERN الأوروبي بالقرب من جنيف، قام العلماء بحبس ذرات الهيدروجين المضاد بمجالات مغناطيسية قوية. تم تصنيع ذرات الهيدروجين المضاد هذه عن طريق خلط البروتونات المضادة التي تم إنشاؤها في CERN مع البوزيترونات من مصدر مشع.

ثم أطلق الباحثون الهيدروجين المضاد من قفصه المغناطيسي، وقاموا بحساب عدد الذرات التي ترتفع وتنخفض. إذا تعاملت الجاذبية مع المادة المضادة والمادة بنفس الطريقة، فإن معظم الذرات يجب أن تسقط، مع طيران عدد قليل منها إلى الأعلى بسبب حركات التصادم الأولية للذرات. وهذا بالضبط ما وجده الباحثون.

وقام الباحثون باحتواء ذرات الهيدروجين المضاد في جهاز ALPHA-g باستخدام المجالات المغناطيسية. وقام الفريق بقياس كيفية سقوط الذرات عند إطلاقها. بعد الهروب، اصطدمت المادة المضادة بجدران الجهاز وتم تدميرها. قام الباحثون بإحصاء عدد الذرات التي تحركت لأعلى ولأسفل عندما اكتشفوا عمليات الإبادة هذه، كما هو موضح في هذه الرسوم المتحركة. لقد انهارت معظم الذرات، مما يؤكد أن الجاذبية تسحب المادة المضادة نحو الأرض، بدلاً من دفعها بعيدًا.

يقول عالم الفيزياء النظرية يون هوا دينغ من جامعة أوهايو ويسليان في ديلاوير بولاية أوهايو، والذي لم يشارك في الدراسة: “إنه مفهوم مثير للاهتمام للغاية، وأنيق للغاية وبسيط للغاية”.

وللتأكد أكثر من أن الهيدروجين المضاد يتصرف كما هو متوقع، قام الباحثون بتغيير المجالات المغناطيسية لدفع الذرات إلى الأعلى، مما يلغي تأثير الجاذبية. في هذا الاختبار، تحركت أعداد متساوية تقريبًا من الذرات لأعلى ولأسفل. كما تطابق الاختلاف الإضافي في المجالات المغناطيسية مع التوقعات.

اقترحت التجارب السابقة بالفعل أن الجاذبية تتعامل مع المادة والمادة المضادة بنفس الطريقة. في عام 2022، أفادت تجربة BASE، في CERN أيضًا، أن تذبذبات البروتونات المضادة المحصورة أكدت بشكل غير مباشر أن المادة والمادة المضادة شعرتا بنفس قوة الجاذبية (الرقم التسلسلي: 01/05/22). لكن تجربة ALPHA هي الأولى التي لاحظت بشكل مباشر سقوط جسيمات المادة المضادة.

إن فكرة سقوط أنواع مختلفة من الأجسام بنفس التسارع سبقت فكرة أينشتاين بفترة طويلة. تقول الأسطورة أنه في القرن السادس عشر، قام غاليليو بإسقاط أشياء مختلفة من برج بيزا المائل لإثبات هذا التأثير. ومنذ ذلك الحين، اختبره العلماء في مواقف مختلفة، حتى مع الأجسام التي تدور حول الأرض (الرقم التسلسلي: 14/09/22). لكن حتى الآن، لم يجروا أبدًا اختبارًا للمادة المضادة.

على الرغم من أن الفيزيائيين لم يتوقعوا سقوط المادة المضادة، إلا أن بعض الباحثين اقترحوا أن المادة المضادة قد تسقط بتسارع مختلف قليلًا عن المادة العادية. يقول كارافيتا، من المعهد الوطني للفيزياء النووية في ترينتو بإيطاليا، والمتحدث باسم تعاون AEgIS في CERN: “إذا وجدنا حتى أدنى اختلاف، فهذا يشير إلى حدوث شيء جديد”. يعد AEgIS جزءًا من مجموعة من التجارب التي تهدف أيضًا إلى قياس تأثير الجاذبية على المادة المضادة.

التجربة الحالية ليست دقيقة بما يكفي لتقييم هذه الاختلافات الدقيقة. لكن التقنيات الجديدة، مثل تبريد ذرات الهيدروجين المضاد بالليزر، يمكن أن تجعل الاختبارات المستقبلية أكثر دقة (الرقم التسلسلي: 05/04/21). وهذا يمكن أن يساعد العلماء على معرفة ما إذا كانت الجاذبية لا أدرية حقًا، عندما يتعلق الأمر بالمادة والمادة المضادة.

#المادة المضادة #تسقط #المادة #صيانة #نظرية #أينشتاين #الجاذبية



Source link

المادة المضادة,أينشتاين,السقوط,جاذبية,موضوع,نظرية,يحافظ على

#المادة #المضادة #تسقط #مثل #المادة #مما #يؤكد #نظرية #الجاذبية #لأينشتاين