WEITI » Badania i nauka » Aktualności »
Naukowiec z WEiTI w przełomowym eksperymencie CERN-u
Celem eksperymentu AEgIS jest bardzo dokładne zmierzenie przyspieszenia, z jakim neutralny atom antywodoru spada w polu grawitacyjnym Ziemi, a także sprawdzenie tzw. słabej zasady równoważności (swobodny spadek dowolnego ciała zupełnie nie zależy od jego masy, składu, ani struktury wewnętrznej) dla obiektów zbudowanych z antymaterii.
Zespół AEgIS PW tworzą specjaliści z Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych (nasz wydział reprezentuje dr inż. Grzegorz Kasprowicz), Wydziału Fizyki oraz Wydziału Elektrycznego, a także siedmioro studentów. Pracami grupy kieruje prof. Georgy Kornakov, który obecnie jest także koordynatorem programu atomów antyprotonowych w eksperymencie AEgIS.
Publikacja w Physical Review Letters
Jak opisuje CERN w komunikacie dotyczącym publikacji, aby stworzyć antywodór, czyli pozyton krążący wokół antyprotonu, AEgIS kieruje wiązkę antyprotonów wyprodukowanych i spowolnionych w tzw. fabryce antymaterii w kierunku chmury pozytonowej, czyli elektronu krążącego wokół pozytonu. Chmura jest wytwarzana poprzez umieszczenie pozytonów w nanoporowatej krzemionce — około jeden na trzy pozytony tworzy pozytonium. Gdy antyproton i pozyton spotykają się w chmurze pozytonium, oddaje ona swój pozyton antyprotonowi, tworząc antywodór.
Taki sposób tworzenia antywodoru oznacza, że naukowcy mogą również badać pozytonium, czyli cały układ antymaterii. Problemem jest jednak jego bardzo krótki czas trwania, rozpada się bowiem na kwanty gamma w ciągu 142 miliardowych części sekundy. Mimo tej wady jego prosta budowa sprawia, że jest szalenie atrakcyjny badawczo, pozwala bowiem na poszukiwania nowych zjawisk fizycznych z większą precyzją. To wymaga jednak ekstremalnego chłodzenia próbki pozytonium.
Sukces autorów artykułu polega na zmniejszeniu temperatury takiej próbki z 380 do 170 stopni w skali Kelvina. Do tego celu badacze użyli nietypowego, bo szerokopasmowego lasera, który jest w stanie schłodzić większą część próbki. Co więcej, badania zespołu mogą umożliwić prowadzenie wysoce precyzyjnych pomiarów układów materia-antymateria, które z kolei mają potencjał odkrycia zasad nowej fizyki. W dalszej perspektywie eksperyment AEgIS mógłby skutkować wytworzeniem lasera promieniowania gamma, nowego narzędzia do wykorzystania w badaniach podstawowych i aplikacyjnych.
— Zespół z Politechniki Warszawskiej przyczynił się do modernizacji systemu sterowania eksperymentem, wprowadzając otwarte oprogramowanie Sinara/ARTIQ i rozwiązanie oparte na otwartym sprzęcie zamiast elektroniki robionej na zamówienie — mówi dr hab. Georgy Kornakov, prof. PW, lider zespołu naukowców z PW działających w konsorcjum naukowym AEgIS. — Układ sterowania służy do obsługi poszczególnych elementów aparatury i planowania sekwencji doświadczeń. Nasza grupa miała też udział w stworzeniu wizualizacji online i opracowania platformy przetwarzania danych — podsumowuje badacz.
