جسيم محصور من المادة المضادة يفتح باباً جديداً لاختبار الفيزياء

تمكن فيزيائيون في جامعة نورث وسترن بالولايات المتحدة من إبقاء جسيم واحد من المادة المضادة محصوراً لأشهر والتحكم في طاقته بخطوات دقيقة قابلة للقياس. ويوفر هذا الإنجاز طريقة جديدة لاختبار مدى التناظر بين المادة والمادة المضادة.

ويُسمى الجسيم بوزيتروناً، وله كتلة الإلكترون نفسها، لكن بشحنة كهربائية معاكسة. وعندما يلتقيان، يفني أحدهما الآخر وتنطلق طاقة. لذا فإن الاحتفاظ ببوزيترون لدراسته يستلزم عزله عن المادة العادية.

وبقيادة جيرالد غابرييلسه، أبطأ الفريق بوزيترونات ناتجة عن التحلل الإشعاعي، واحتجز واحداً منها باستخدام مجالات كهربائية ومغناطيسية. وأبقته هذه المجالات بعيداً عن جدران المصيدة في فراغ شبه تام، عند درجة حرارة أعلى من الصفر المطلق بـ0.3 درجة فقط.

وأوصل الباحثون الحركة الدائرية للبوزيترون إلى أدنى حالة طاقة ممكنة، ثم استخدموا الموجات الدقيقة لنقله بين مستويات الطاقة ورصدوا تلك التغيرات. ونُشرت دراستهم في Physical Review Letters في 21 أكتوبر.

ويهدف الفريق في الخطوة التالية إلى قياس الخصائص المغناطيسية للبوزيترون ومقارنتها بخصائص الإلكترون. وتتنبأ النظرية بتساوي شدة مغناطيسيتهما. وقد يشير أي اختلاف إلى جوانب فيزيائية لا تشملها النظريات الحالية، ويوفر قرائن تفسر احتواء الكون على مادة أكثر بكثير من المادة المضادة. ولا تزال هذه المقارنة قيد التنفيذ.