นักวิจัย CERN ได้สร้างอนุภาคลูกผสมที่เรียกว่าอะตอมเว็บบาคาร่าฮีเลียมแอนติโปรโทนิกแล้วยิงลําแสงเลเซอร์ใส่พวกมันซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการทดลองเพื่อกําหนดน้ําหนักของแอนติโปรตอน (ที่นี่พวกเขาเตรียมที่จะยิงลําแสงเลเซอร์) (เครดิตภาพ: CERN)การวัดใหม่ให้น้ําหนักที่แม่นยําที่สุดเท่าที่เคยมีมาของปฏิสสารเผยให้เห็นมวลของแอนติโปรตอน (อนุภาคของโปรตอน) ลงไปที่หนึ่งในพันล้านนักวิจัยประกาศในวันนี้ (28 กรกฎาคม)
นักวิจัย Masaki Hori กล่าวว่า “ลองนึกภาพการวัดน้ําหนักของหอไอเฟล ความแม่นยําที่เราทําได้ในที่นี้
เทียบเท่ากับการวัดนั้นภายในน้ําหนักที่น้อยกว่าน้ําหนักของนกกระจอกที่อยู่ด้านบน คราวหน้ามันจะเป็นขนนก”ผลลัพธ์ที่มีรายละเอียดในสัปดาห์นี้ในวารสาร Nature อาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบความลึกลับว่าทําไมจักรวาลจึงถูกสร้างขึ้นจากสสารปกติแม้ว่าพวกเขาจะสงสัยว่ามีสสารประมาณเท่า ๆ กันและปฏิสสารอยู่รอบ ๆ หลังจากจักรวาลก่อตัวขึ้น เมื่ออนุภาคเช่นโปรตอนพบกับคู่หูปฏิสสารแอนติโปรตอนทั้งสองทําลายล้างซึ่งกันและกันในการระเบิดที่ทรงพลัง
”ในปัจจุบันเราอยู่ไกลจากการทําความเข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นกับปฏิสสารทั้งหมดที่สร้างขึ้นในสัดส่วนที่เท่ากันกับสสารในบิกแบง” ไมค์ ชาร์ลตัน นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยสวอนซีในสหราชอาณาจักรเขียนไว้ในบทความ Nature ประกอบการทดลองนี้ดําเนินการในเครื่องชะลอตัวแอนติโปรตอนที่ CERN ซึ่งเป็นห้องปฏิบัติการฟิสิกส์อนุภาคของยุโรปใกล้เจนีวาสวิตเซอร์แลนด์ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ Atomic Spectroscopy And Collisions ในห้องปฏิบัติการโดยใช้การทดลอง Slow Antiprotons
เครื่องจะส่งพัลส์ของแอนติโปรตอนทุกๆร้อยวินาทีลงในก๊าซฮีเลียมเย็น ในขณะที่แอนติโปรตอนส่วนใหญ่ทําลายล้างอย่างรวดเร็วด้วยสสารปกติ แต่จํานวนเล็กน้อยก็อยู่รอดได้โดยการรวมกับฮีเลียมเพื่อสร้างอะตอมไฮบริดที่มีสสารและปฏิสสาร – ฮีเลียมแอนติโปรโทนิก แอนติโปรตอนเข้ามาแทนที่อิเล็กตรอนในลูกผสมเหล่านี้โดยนั่งอยู่ในจุดที่ป้องกันจากนิวเคลียสฮีเลียม (ซึ่งเป็นสสารปกติและจะทําให้ทั้งสองทําลายล้าง)
การใช้ลําแสงเลเซอร์เพื่อกระตุ้นอะตอมนักวิทยาศาสตร์สามารถรับแอนติโปรตอนเพื่อกระโดดไปสู่ระดับ
พลังงานใหม่ซึ่งไม่ได้รับการป้องกันจากนิวเคลียสอีกต่อไปและ – ปัง! – การทําลายล้าง ความยาวคลื่นของแสงที่ใช้ในการบังคับการกระโดดนี้สามารถวางลงในสมการที่ซับซ้อนซึ่งเผยให้เห็นมวลของแอนติโปรตอนในระดับความแม่นยําที่ไม่เคยมีมาก่อน [ฟิสิกส์บิด: 7 การค้นพบที่เหลือเชื่อ]
อย่างไรก็ตามแหล่งที่มาของความไม่ถูกต้องมาจากความจริงที่ว่าอะตอมกระดิกไปรอบ ๆ เพื่อให้ผู้ที่เคลื่อนที่ไปทางและห่างจากลําแสงมีความถี่ที่แตกต่างกันเล็กน้อย เอฟเฟกต์ที่คล้ายกันที่เรียกว่า Doppler shift ทําให้ไซเรนของรถพยาบาลที่ใกล้เข้ามาเปลี่ยนระดับเสียงเมื่อมันผ่านคุณไป
ในการวัดก่อนหน้านี้ในปี 2549 ทีมเดียวกันใช้ลําแสงเลเซอร์หนึ่งอันและความแม่นยําที่ทําได้นั้นถูกครอบงําด้วยเอฟเฟกต์การกระตุกนี้ คราวนี้พวกเขาใช้คานสองอันเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามโดยมีผลให้การกระดิกของคานทั้งสองถูกยกเลิกบางส่วน ผลที่ได้คือความแม่นยําเพิ่มขึ้นสี่เท่า
”นี่เป็นผลลัพธ์ที่น่าพอใจมาก” Masaki Hori หัวหน้าโครงการในความร่วมมือต่อต้านโปรตอนกล่าวในแถลงการณ์ “หมายความว่าการวัดมวลของแอนติโปรตอนของเราเมื่อเทียบกับอิเล็กตรอนนั้นแม่นยําเกือบเท่ากับของโปรตอน”
การทดลองเหล่านี้อาจเป็นหัวหน้านักวิทยาศาสตร์ในทิศทางที่ถูกต้องในการหาปริศนาเรื่องปฏิสสารชาร์ลตันกล่าว”มีความไม่สมดุลที่ไม่รู้จักบางอย่างที่สร้างขึ้นในกฎของธรรมชาติ ซึ่งนักฟิสิกส์ของเรายังไม่สามารถเข้าใจและระบุได้” ชาร์ลตันบอกกับ LiveScience “ดังนั้นการเปรียบเทียบที่แม่นยําที่สุดเท่าที่จะทําได้ระหว่างสสารและปฏิสสารจึงเป็นสิ่งสําคัญ เพราะไม่ช้าก็เร็วจะพบบางสิ่งที่พวกมันแตกต่างกัน”
เขาเสริมว่า “จริงๆ แล้วเราไม่รู้ว่าจะหาคําตอบจากตรงไหน [หาคําตอบ] เราไม่มีแนวทางทางทฤษฎีเกี่ยวกับเรื่องนี้เลย” ถึงกระนั้นผลลัพธ์ของความแตกต่างนั้นแม้ว่าจะเป็นเรื่องเล็ก แต่ก็ “ลึกซึ้ง” เขากล่าว
ติดตาม LiveScience สําหรับข่าวสารล่าสุดทางวิทยาศาสตร์และการค้นพบบน Twitter @livescience และบน Facebookบาคาร่า
