فیزیکدانان یک پوزیترون را برای چند ماه به دام انداختند تا رازهای پادماده را کشف کنند

فیزیکدانانی به سرپرستی دکتر جرالد گابریلزه در دانشگاه نورث‌وسترن، یک پوزیترون تک — همزاد پادماده‌ای یک الکترون — را برای چند ماه درون یک تله مغناطیسی برودتی به دام انداختند. با خنک‌کردن این ذره تا نزدیک صفر مطلق، این تیم چیزی را ساخت که آن را «سیکلوترون کوانتومی تک‌پوزیترونی» می‌نامند؛ اتمی مصنوعی که سطوح انرژی کوانتومی آن را می‌توان با دقت کنترل و مشاهده کرد.

این پوزیترون از واپاشی هسته‌ای یک اتم رادیواکتیو سدیم به دست آمد که پوزیترون‌هایی با انرژی و سرعت بالا آزاد می‌کند؛ هدایت یکی از این پوزیترون‌ها به درون تله سرد یکی از چالش‌های اصلی این پژوهش بود. پس از ثابت نگه‌داشتن پوزیترون، پژوهشگران با استفاده از سیگنال‌های رادیویی و ریزموج، گذارهایی میان سطوح انرژی کوانتومی مجزا ایجاد کردند و این جهش‌ها را شناسایی کردند. این روش به آن‌ها امکان داد گشتاور مغناطیسی پوزیترون را اندازه‌گیری کنند.

گروه گابریلزه پیش‌تر همین نوع اندازه‌گیری کوانتومی را برای الکترون با دقت یک در ده به توان سیزده انجام داده بود، و اکنون این تیم قصد دارد به همان سطح دقت برای پوزیترون نیز دست یابد. هدف نهایی علمی این است که مشخص شود آیا پوزیترون در همهٔ ویژگی‌های قابل اندازه‌گیری واقعاً عکس دقیق الکترون است یا تفاوت‌های فیزیکی ریزی میان آن‌ها وجود دارد. هر گونه تفاوتی از این دست می‌تواند نشانه‌ای از فیزیکی فراتر از درک کنونی ما از جهان باشد.

دکتر گابریلزه دربارهٔ این پژوهش در برنامهٔ «Science Friday» با مجری فلورا لیکتمن گفت‌وگو کرد.