Επιστήμονες αναδημιούργησαν συνθήκες που επικρατούν κοντά σε ένα αστέρι νετρονίων

Μια διεθνής ομάδα φυσικών στο ερευνητικό εργαστήριο Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) στη Γερμανία, βρήκε έναν τρόπο να παράγει αντιύλη στο εργαστήριο και να αναδημιουργήσει συνθήκες παρόμοιες με αυτές που επικρατούν κοντά σε ένα αστέρι νετρονίων. Αυτό θα μπορούσε να καταστήσει την έρευνα με βάση την αντιύλη, πολύ πιο προσιτή για τους επιστήμονες σε όλο τον κόσμο.

Οι επιστήμονες βάσισαν τη μελέτη τους στα αστέρια νετρονίων καθώς είναι μια από τις πιο σταθερές πηγές αντιύλης που γνωρίζουμε αυτή τη στιγμή. Λόγω της απίστευτης βαρύτητας, τα πρωτόνια και τα νετρόνια στον πυρήνα ενός ετοιμοθάνατου άστρου, συμπυκνώνονται σε μεγάλο βαθμό.

«Τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια κυριολεκτικά συμπιέζονται, αφήνοντας πίσω τους ένα από τα πιο θαυμαστά δημιουργήματα της φύσης: ένα αστέρι νετρονίων», εξηγεί η NASA. «Η ύλη πακετάρεται τόσο σφιχτά που μια ποσότητα υλικού σε μέγεθος κύβου ζάχαρης θα ζύγιζε πάνω από 1 δισεκατομμύριο τόνους, περίπου όσο το Έβερεστ!» Αυτό καθιστά τα αστέρια νετρονίων το ιδανικό εργαστήριο για φαινόμενα ακραίας φυσικής, όπως η δημιουργία αντιύλης.

Από την πλευρά της, η αντιύλη -όπως υποδηλώνει και το όνομά της- είναι το αντίθετο της ύλης. Περιλαμβάνει διάφορα αντισωματίδια που συνδυάζονται με σωματίδια και αλληλοεξουδετερώνονται, αφήνοντας πίσω τους μόνο ενέργεια. Η αντισωματιδιακή εκδοχή του ηλεκτρονίου, για παράδειγμα, είναι το ποζιτρόνιο.

Η Μεγάλη Έκρηξη θα έπρεπε να έχει δημιουργήσει ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης, σύμφωνα με τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Πυρηνικών Ερευνών (CERN). «Γιατί λοιπόν υπάρχει πολύ περισσότερη ύλη από αντιύλη στο σύμπαν;» Αυτό ακριβώς το ερώτημα οδήγησε στην συγκεκριμένη έρευνα.

Οι επιστήμονες αναπαράγουν τις συνθήκες ενός αστέρα νετρονίων για δύο λόγους. Πρώτον, γιατί είναι πολύ δύσκολο να αναπαραχθούν οι ακραίες συνθήκες ενός αστέρα νετρονίων από επιστημονική και υλικοτεχνική άποψη και δεύτερον, γιατί θέλουν να παράγουν αντιύλη για περαιτέρω ανάλυση στο εργαστήριο.

Για παράδειγμα, αν ένας ερευνητής θέλει να μελετήσει τις συνθήκες που περιβάλλουν τα πάλσαρ – υπερπυκνά αστέρια νετρονίων που περιστρέφονται τακτικά και εκπέμπουν φως όπως οι φάροι – θα πρέπει να το κάνουν σε μια εγκατάσταση με έναν τεράστιο επιταχυντή σωματιδίων, όπως ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων που βρίσκεται στο CERN, στη Γενεύη της Ελβετίας. Ωστόσο, εάν οι επιστήμονες είχαν τη δυνατότητα να παράγουν αντιύλη στο εργαστήριο, ενδεχομένως να μπορούσαν να διαλευκάνουν ταχύτερα τα μυστήρια της αντιύλης υψηλής ενέργειας (όπως τα ποζιτρόνια που πέφτουν προς την ανώτερη ατμόσφαιρα της Γης).

Πώς κατάφεραν λοιπόν οι ερευνητές να παράγουν αντιύλη; Χρησιμοποιωντας αντίθετα λέιζερ σε μια διάταξη που αναφέρουν ως λαβίδα λέιζερ.

Αυτά τα ποζιτρόνια παράγονται όταν δύο δέσμες ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας- που επιταχύνονται και συνδιαδίδονται με παλμούς λέιζερ οι οποίοι οδηγούνται κατά μήκος ενός καναλιού πλάσματος- συγκρούονται μετωπικά, εκπέμποντας φωτόνια συγχρότρου. Αυτά με τη σειρά τους συγκρούονται μεταξύ τους και με το αντίστοιχο επερχόμενο λέιζερ.

Στη μέση, υπάρχει ένα μικροσκοπικό κομμάτι πλαστικού προς το οποίο εκτοξεύονται και τα δύο λέιζερ. Καθώς τα λέιζερ καταστρέφουν το πλαστικό, στέλνουν σύννεφα ηλεκτρονίων το ένα προς το άλλο. «Αυτά τα δύο νέφη ηλεκτρονίων τρέχουν στη συνέχεια το ένα προς το άλλο με πλήρη ισχύ, αλληλεπιδρώντας με το λέιζερ που διαδίδεται προς την αντίθετη κατεύθυνση», αναφέρει ο φυσικός του HZDR, Τομά Τονσιάν. Τα σωματίδια που παράγονται από αυτή τη βίαιη σύγκρουση περιλαμβάνουν ηλεκτρόνια και ποζιτρόνια τα οποία εκτοξεύονται σε δραματικούς πίδακες.

Με τη συντριβή των σωματιδίων μεταξύ των δύο λέιζερ, οι επιστήμονες μπορούν να αρχίσουν να προσεγγίζουν την έντονα συγκεντρωμένη βαρύτητα και ύλη ενός αστέρα νετρονίων – παρόμοια με τον τρόπο που ένα αμόνι από διαμάντι μπορεί να συμπιέσει μια εξαιρετικά μικρή ποσότητα ύλης. Αυτά τα ειδικά εργαλεία βοηθούν τους φυσικούς να δημιουργήσουν τις ειδικές συνθήκες που χρειάζονται για να μελετήσουν μικροσκοπικά και κβαντικά φαινόμενα από κοντά.

Οι επιστήμονες εικάζουν ότι η λαβίδα λέιζερ θα λειτουργήσει σωτά, βασιζόμενοι σε μια προσομοίωση σε υπολογιστή, η οποία τους βοήθησε να δοκιμάσουν και επιβεβαιώσουν τη θεωρία τους. Τώρα, το επόμενο βήμα είναι να αρχίσει η κατασκευή της εξέδρας που θα πυροδοτεί πραγματικά τα λέιζερ. «Οι συνάδελφοι αναπτύσσουν μια πλατφόρμα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ελέγξουν πειραματικά αν τα μαγνητικά πεδία σχηματίζονται πράγματι όπως προβλέπουν οι προσομοιώσεις μας», εξηγεί ο επιστήμονας.

Τα ευρήματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό «Communications Physics».

ΠΗΓΗ: Popular Mechanics

Μοιραστείτε το άρθρο, με αυτόν τον τρόπο μας επιβραβεύετε.

Ακολουθήστε το newsplanet09.info στο Google News για να ενημερώνεστε για όλα τα τελευταία άρθρα μας.

Fair Notice -Mε επιφύλαξη παντός νόμιμου δικαιώματος:Το newsplanet09 όπως και η σελίδα μας newsplanet09 στο facebook απαγορεύει ρητώς από 9/6/20 οποιαδήποτε επισήμανση ή χαρακτηρισμό των άρθρων του από μη αναγνωρισμένες από το Ελληνικό κράτος, αλλά και τους διεθνείς νόμους προστασίας ατομικών και ανθρωπίνων δικαιωμάτων και ελευθερίας άποψης και ιδεών από διαδικτυακές οργανώσεις, οι οποίες δεν συνάδουν με το Σύνταγμα & τους νόμους της χώρας μας, και τις οποίες δεν αναγνωρίζουμε.