मॅटर गुरुत्वाकर्षणाच्या अधीन आहे. आईन्स्टाईनच्या सामान्य सापेक्षतेने असे भाकीत केले होते की प्रतिपदार्थ देखील त्याच प्रकारे पृथ्वीवर पडतील. तथापि, ते दर्शविण्यासाठी आतापर्यंत कोणतेही प्रत्यक्ष प्रायोगिक पुरावे नाहीत. CERN मधील ALPHA प्रयोग हा पहिला प्रत्यक्ष प्रयोग आहे ज्याचा परिणाम दिसून आला गुरुत्व प्रतिपदार्थाच्या हालचालीवर. निष्कर्षांनी तिरस्करणीय 'अँटीग्रॅविटी' नाकारले आणि ते धरले गुरुत्व प्रभाव बाब आणि त्याच प्रकारे प्रतिपदार्थ. असे आढळून आले की अँटीहायड्रोजनचे अणू (पोझिट्रॉन परिभ्रमण अँटीप्रोटॉन) हायड्रोजनच्या अणूंप्रमाणेच पृथ्वीवर पडले.
प्रतिद्रव्य हे प्रतिकणांनी बनलेले असते (पॉझिट्रॉन, अँटीप्रोटॉन आणि अँटीन्यूट्रॉन हे इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनचे प्रतिकण असतात). मॅटर आणि प्रतिपदार्थ एकमेकांच्या संपर्कात आल्यावर उर्जा सोडून पूर्णपणे नष्ट करतात.
मॅटर आणि प्रतिपदार्थ सुरुवातीच्या काळात समान प्रमाणात तयार केले गेले विश्व बिग बँग द्वारे. तथापि, आम्हाला आता निसर्गात प्रतिपदार्थ सापडत नाहीत (पदार्थ-प्रतिमॅटर विषमता). पदार्थाचे वर्चस्व होते. परिणामी, प्रतिपदार्थाचे गुणधर्म आणि वर्तन समजणे अपूर्ण आहे. प्रतिपदार्थाच्या गतीवर गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रभावाच्या संदर्भात, सापेक्षतेच्या सामान्य सिद्धांताने असे भाकीत केले होते की प्रतिपदार्थावर देखील अशाच प्रकारे प्रभाव पडतो, परंतु याची पुष्टी करण्यासाठी कोणतेही प्रत्यक्ष प्रायोगिक निरीक्षण नव्हते. काहींनी असा युक्तिवाद देखील केला होता की पदार्थाच्या विपरीत (जे गुरुत्वाकर्षणाच्या अधीन आहे), प्रतिपदार्थ तिरस्करणीय 'अँटीग्रॅविटी'च्या अधीन असू शकते जे CERN च्या ALPHA प्रयोगाच्या अलीकडे प्रकाशित निष्कर्षांद्वारे नाकारले गेले आहे.
पहिली पायरी म्हणजे प्रयोगशाळेत अणू-विरोधक बनवणे आणि त्यांना पदार्थाचा सामना करणे आणि त्यांचा नायनाट करणे टाळण्यासाठी त्यांचे नियंत्रण करणे. हे सोपे वाटेल पण तसे व्हायला तीन दशके लागली. प्रतिपदार्थाच्या गुरुत्वाकर्षण वर्तनाचा अभ्यास करण्यासाठी संशोधकांनी अँटीहाइड्रोजन अणूंवर एक आदर्श प्रणाली म्हणून शून्य केले कारण अँटीहाइड्रोजन अणू हे प्रतिपदार्थाचे विद्युतदृष्ट्या तटस्थ आणि स्थिर कण असतात. संशोधन कार्यसंघाने प्रयोगशाळेत उत्पादित नकारात्मक चार्ज केलेले अँटीप्रोटॉन घेतले आणि त्यांना सोडियम-22 स्त्रोतापासून सकारात्मक चार्ज केलेले पॉझिट्रॉनसह बांधले आणि अँटीहाइड्रोजन अणू तयार केले जे नंतर पदार्थाच्या अणूंचा नायनाट टाळण्यासाठी चुंबकीय सापळ्यात बंदिस्त केले गेले. चुंबकीय सापळा बंद करण्यात आला ज्यामुळे अँटीहाइड्रोजन अणू एका उभ्या उपकरणामध्ये नियंत्रित मार्गाने बाहेर पडू शकतील आणि ALPHA-g आणि ज्या उभ्या स्थानांवर अँटीहाइड्रोजन अणू पदार्थासह नष्ट होतात ते मोजले गेले. संशोधकांनी सुमारे 100 अँटीहायड्रोजन अणूंचे गट अडकवले. वरच्या आणि खालच्या चुंबकांमधील विद्युतप्रवाह कमी करून त्यांनी 20 सेकंदांच्या कालावधीत एका गटाचे प्रतिअणू हळूहळू सोडले. त्यांना आढळले की वरच्या आणि खालच्या बाजूने अस्तित्वात असलेल्या अँटी-अणूंचे प्रमाण सिम्युलेशनमधील अणूंच्या परिणामांशी संबंधित आहे. हे देखील आढळून आले की अँटीहाइड्रोजन अणूचे प्रवेग सुप्रसिद्ध प्रवेग मुळे सुसंगत होते. गुरुत्व पदार्थ आणि पृथ्वी यांच्यामध्ये असे सूचित होते की प्रतिपदार्थ हे पदार्थाच्या समान गुरुत्वाकर्षणाच्या अधीन आहे आणि कोणत्याही तिरस्करणीय 'अँटिग्रॅव्हिटी'च्या अधीन नाही.
हा शोध प्रतिपदार्थाच्या गुरुत्वाकर्षण वर्तनाच्या अभ्यासातील एक मैलाचा दगड आहे.
***
स्रोत:
- CERN 2023. बातम्या - CERN मधील ALPHA प्रयोग प्रतिपदार्थावरील गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रभावाचे निरीक्षण करतो. 27 सप्टेंबर 2023 रोजी पोस्ट केले. येथे उपलब्ध https://www.home.cern/news/news/physics/alpha-experiment-cern-observes-influence-gravity-antimatter 27 सप्टेंबर 2023 रोजी प्रवेश केला.
- अँडरसन, EK, बेकर, CJ, Bertsche, W. et al. प्रतिपदार्थाच्या गतीवर गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रभावाचे निरीक्षण. निसर्ग 621, 716–722 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06527-1
***
