Антиматерийн спектрийг хэмжиж чаджээ


Альфа багийн туршилт хийсэн багаж Image Credit: CERN

 Европын цөмийн судалгааны төвийн эрдэмтэд хорь гаруй жил хичээн зүтгэсний эцэст антиматерийн атомаас гарах гэрлийг анх удаа хэмжиж чаджээ.  Бөөм бүхэнд анти бөөм буюу эсрэг бөөм байдаг. Эсрэг бөөмүүд яг тэнцүү хэмжээний масстай гэхдээ цэнэг, липтон болон барионы тоо нь ч эсрэг байдаг.  Бөөм эсрэг бөөмтэйгөө нийлбэл энерги ялгаруулан устан алга болдог. Хамгийн энгийн атом болох устөрөгч нь нэг протоныг тойрон эргэх нэг электроноос тогтдог гэдгийг шинжлэх ухаан гадарлах хүн бүхэн сонссон биз ээ. Протоны эсрэг бөөм нь антипротон, электроны эсрэг бөөм нь позитрон юм. Тэгвэл устөрөгчийн атомын антиматери нь антипротоныг тойрон эргэх позитроноос бүрдэх нь ээ. Ийм атомыг antihydrogen (эсрэг устөрөгч гэсэн утгатай үг ) гэдэг юм байна.

Европын цөмийн судалгааны төвийн эрдэмтэд энэхүү эсрэг устөрөгчөөс гарсан гэрлийг бүртгэж, эсрэг устөрөгч бол устөрөгчийн эсрэг толин тусгал юм гэдгийг баталж чаджээ. Ийм эсрэг толин тусгал мэт чанартай байна гэдгийг нь физикчид олон жилийн туршид таамаглаж байсан боловч шууд туршилтаар нотолж чадахгүй байсан юм.  Энэ туршилт маш чухал ач холбогдолтой гэнэ. Учир нь ийм туршилтаар Эйнштейний харьцангуйн тусгай онолыг төгс үнэн зөв эсэхийг шалгаж болно.

Ертөнц дээр ердийн матери нь антиматериас хавьгүй их байдаг. Гэтэл ердийн болон антиматери нь “эрх тэгш”, орчлон ертөнц нь их тэсрэлтээр оргүй хоосноос үүссэн тул тэнцүү хэмжээний ердийн болон антиматери байх ёстой байдаг аж. Чухам ямар учир шалтгааны улмаас тэнцүү биш хэмжээтэй байгаа нь физикийн шинжлэх ухааны тайлагдашгүй оньсого болсоор удаж байна.

“Энэ туршилт бидэнд асар их боломж нээн өгч байна. Ердийн матери болон түүний анти материйн шинж чанаруудыг харьцуулан үзэх нь олон арван жилийн туршид бидний мөрөөдөл байлаа. Түүхэн тэмдэглэлт үйл явдал болж байна. ” гэж АНУ-ын Индианагийн их сургуулийн физикийн профессор Алан Костелский мэдэгджээ.

Алга болсон антиматерийн асуудлыг шийдвэл хүн төрөлхтний танин мэдэхүйд асар том ахиц гарах юм. Уг нь өнөөгийн физикийн онолоор бол ердийн болон антиматери нь тэнцүү хэмжээтэй байх ёстой. Өөрөөр хэлбэл ердийн устөрөгчийн атом бүрд эсрэг устөрөгчийн атом харгалзах ёстой гэсэн үг. Гэтэл байгаль дээрээс антиматерийг олох боломжгүй, учир нь ердийн материтай тааралдангуут л гэрэл гаргаад алга болно. Их тэсрэлтээс тэнцүү хэмжээний ердийн болон антиматери үүссэн байх ёстой. Харин эдгээр нь тэр дороо буцаж нэгдээд устаж алга болчихоогүй, антиматери нь алга болж, ердийн матери үлдсэн нь оньсого юм. Уг нь антиматери болон ердийн матери “эрх тэгш” шүү дээ. Магадгүй өчүүхэн жаахан ялгаа байсан байж болох юм. Тэгвэл тэр ялгаа л ертөнц үүсэн бүрэлдэх эхлэл болсон гэсэн үг. Одоо харин тэр ялгаа чухам юунд байгааг мэдэх боломжтой болж байгаа нь энэ туршилт юм. Эсрэг устөрөгч дээр лазерын гэрэл тусгаж өдөөгөөд, гарах гэрлийг нь устөрөгчийн атомынхтай харьцуулна. Ийм туршилтууд зөндөө л хийгддэг биз дээ гэж магадгүй юм. Тийм, гэхдээ зөвхөн ердийн матери дээр л ийм туршилтыг хийдэг байсан.

Альфа багийн хамт олон

Альфа багийн хамт олон Image Credit: CERN

Ертөнц дээр хамгийн их байдаг элемент бол устөрөгч, тиймээс эсрэг устөрөгчийг байгаль дээрээс олно гэдэг санасны гарз. Иймээс л эрдэмтэд өөрсдийн гараар эсрэг устөрөгчийг бүтээхээр зорьсон хэрэг. Европын цөмийн судалгааны төвийн Альфа багийн хамт олон эсрэг устөрөгчийг гарган авахаар 20 жилийн турш тасралтгүй хөдөлмөрлөсөн гэнэ. Одоо тэд 15 минут бүрд 25 000 ширхэг эсрэг устөрөгчийн атом “үйлдвэрлэж” чадна. Тэдгээрээс 14-ийг нь занганд оруулж тогтоон барьж чадна. Үүний өмнөх оролдлогоор 15 минутад 1 ширхгийг л “үйлдвэрлэж” байж. Тэгэхээр тогтоон барих бараг л боломжгүй байсан гэсэн үг. Занганд баригдсан эсрэг устөрөгч дээр лазерын гэрэл тусгаж гарах гэрлийг нь нарийвчлан судлаад эхэлжээ. Түүнээс гарах гэрэл нь ердийн устөрөгчийн гэрэлтэй яг адил байсан гэнэ. Гэхдээ энэ бол эхлэл, цаашид өөр олон аргаар, маш олон тооны туршилт хийх үлдээд байна гэж Альфа багийн гишүүн Тим Тарп хэвлэлийн бага хурал дээр мэдэгджээ. Хэрэв бүх туршилтаар эсрэг устөрөгч болон ерийн устөрөгч яг ижил гэвэл Эйнштейний харьцангуйн тусгай онол үнэн зөв гэдэг нь эргэлзээгүй батлагдана. Харин ялгаатай гэсэн үр дүн гарч ирвэл тусгай онолын үндэс нь буруу гэсэн үг. Гэтэл устөрөгч нь эсрэг устөрөгчөөс их байгаа нь тэдгээрийг “эрх тэгш” биш гэдгийг харуулаад байна. Чухам ямар ялгаа…? Энэ бол орчин үеийн физикийн шийдэж чадахгүй байгаа ээдрээтэй оньсого юм. Одоо тэдний туршилтын үр дүнг хүлээх л үлдлээ…Их тэсрэлт болж ертөнц үүссэн үү, эсвэл мөнхөд оршин байсан уу, ертөнц цаашид мөнх оршин байх уу, эсвэл үүссэн шигээ устан алга болох уу??? Танд энэ туршилт сонирхолтой санагдаж байвал нарийн ширийн зүйлийг нь Nature сэтгүүлээс уншаарай.