فیزیکدانان در دستاوردی بی‌سابقه محموله‌ای از پادماده را جابه‌جا کردند

فیزیکدانان به تازگی شاید هیجان‌انگیزترین سفر جاده‌ای را که یک دانشمند می‌تواند انجام دهد، به سرانجام رساندند: آن‌ها محفظه‌ای حاوی پادماده را درون کامیون قرار دادند و حرکت کردند. بدین ترتیب، این اولین باری است که دانشمندان موفق شده‌اند پادماده را از آزمایشگاه خارج کنند؛ پیشرفتی که می‌تواند راه را برای دوران جدیدی از اکتشافات پادماده هموار کند.

برای درک این دستاورد، باید بدانید چرا کار با پادماده دشوار است. پادماده مانند تصویر آینه‌ای ماده است. برخلاف ماده معمولی که از ذرات تشکیل شده، پادماده از پادذرات تشکیل شده که جرمشان مشابه ذرات معمولی است، اما بارهای الکتریکی و خواص مغناطیسی مخالف دارند.

پادماده به‌طور طبیعی در برخی از برهم‌کنش‌های هسته‌ای یا پرتوهای کیهانی تولید می‌شود و همچنین می‌تواند در تاسیسات تخصصی مانند کارخانه پادماده در سرن، آزمایشگاه فیزیک ذرات اروپا نزدیک ژنو تولید شود. اما اگر ماده معمولی و پادماده با هم برخورد کنند، با تولید انرژی زیاد بلافاصله نابود می‌شوند. این ویژگی، باعث می‌شود پادماده هم به‌شدت کمیاب و هم مطالعه‌اش بسیار دشوار باشد.

البته دانشمندان سرن دلسرد نشدند و تصمیم گرفتند با وجود چالش‌های فراوان، راهی برای به‌دام انداختن و انتقال پادماده پیدا کنند تا بتوانند آن را در محیط آزمایشگاهی مناسب‌تری مورد مطالعه قرار دهند. آنها ۹۲ پادپروتون (نسخه پادماده پروتون‌) را در کامیونی بارگیری و حدود یک ساعت و نیم با آن رانندگی کردند.

دلیل این اقدام آن است که دانشمندان سرن اگرچه قادر به تولید و ذخیره پادماده بوده‌اند، شتاب‌دهنده‌های ذرات موجود در این مرکز «نویز مغناطیسی» ایجاد می‌کنند که دقت اندازه‌گیری‌های مربوط به پادماده را کاهش می‌دهد. به همین دلیل، برای انجام بررسی‌های دقیق‌تر روی نمونه‌های تولیدشده، انتقال و به‌دام انداختن آن‌ها در آزمایشگاه‌های مجهز ضروری بود. پیش از هر اقدامی، محققان نیازمند یافتن روشی مناسب برای تحقق این امر بودند.

در مراحل اولیه، هدف ساخت دستگاهی بود که بتوان آن را به راحتی در صندوق عقب خودرو جای داد، اما با بررسی دقیق‌تر جزئیات فنی، ابعاد و پیچیدگی‌های مورد نیاز برای ساخت تله پادماده افزایش یافت. تله نهایی که طراحی شد اساساً محفظه‌ای بزرگ محسوب می‌شد و حدود یک تن وزن داشت و برای جابجایی آن به جرثقیل نیاز بود. با‌این‌حال، فیزیکدانان خوشحال بودند که می‌توان محفظه را از در عبور داد.

تله پادپروتون حاوی یک میدان مغناطیسی است که ذرات پادذره را به‌صورت دایره‌ای می‌چرخاند و آن‌ها را در فضا معلق نگه می‌دارد. سپس ذرات پادذره سرد می‌شوند تا انرژی پایینی داشته باشند. این تله همچنین یک خلاء فوق‌العاده بالا را حفظ می‌کند تا هیچ ذره معمولی با ذرات پادذره برخورد نکند.

در طول آزمایش اخیر، دانشمندان سرن و سایر محققان از دانشگاه دویسبورگ-اسن آلمان، تله پادپروتون را در کامیون کوچکی بارگیری کردند و آن را در محوطه سرن چرخاندند. تیم در طول سفر بر پادپروتون‌ها نظارت کردند و متوجه شدند که همه آن‌ها سالم و بی‌خطر به آزمایشگاه بازگردانده شده‌اند. درنهایت، محققان امیدوارند که پادپروتون‌ها روزی برای مطالعه بیشتر، در سفر ۸ ساعته از سرن به دانشگاه دویسبورگ-اسن منتقل شوند.

مطالعه ذرات پادماده می‌تواند به فیزیکدانان در پاسخ دادن به معمای دیرینه‌ای در این حوزه کمک کند: اگر ماده و پادماده هر دو با هم تولید و نابود می‌شوند، چرا پادماده به اندازه ماده در جهان وجود ندارد؟