Η πρόκληση δεν ήρθε…

Σε µια δηµοσίευση στο παγκοσµίου φήµης επιστηµονικό περιοδικό «Nature» αναφέρονται µετρήσεις εξαιρετικής ακρίβειας από το πείραµα Baryon Antibaryon Symmetry Experiment (BASE) στον επιβραδυντή αντιπρωτονίων (Antiproton Decelerator, AD) του CERN.

Συγκεκριµένα, οι επιστήµονες αναφέρουν ότι επιτεύχθηκε η µεγαλύτερης ώς τώρα σύγκριση ακρίβειας του λόγου φορτίου προς µάζα του πρωτονίου µε τον αντίστοιχο λόγο του αντιπρωτονίου. Ο λόγος φορτίου προς µάζα είναι µια σηµαντική ιδιότητα των σωµατιδίων και µπορεί να µετρηθεί παρατηρώντας την ταλάντωση των σωµατιδίων σε ένα µαγνητικό πεδίο.

Η πρόσφατη µέτρηση δείχνει ότι δεν υπάρχει διαφορά µεταξύ πρωτονίου και αντιπρωτονίου, χάρη στην κατά τέσσερις φορές καλύτερη ενεργειακή ανάλυση που επιτεύχθηκε σε σχέση µε προηγούµενες µετρήσεις.

Για να πραγµατοποιηθεί το πείραµα, η οµάδα επιστηµόνων του BASE χρησιµοποίησε ένα σύστηµα παγίδας Penning, παρόµοιο µε εκείνο που αναπτύχθηκε από την οµάδα TRAP στα τέλη της δεκαετίας του 1990 στο CERN.

Οµως η µέθοδος που χρησιµοποιήθηκε ήταν ταχύτερη, επιτρέποντας στο BASE να κάνει 13.000 µετρήσεις σε χρονική περίοδο 35 ηµερών, συγκρίνοντας ένα αντιπρωτόνιο µε ένα αρνητικά φορτισµένο ιόν υδρογόνου (H-). Το ιόν H- αποτελείται από ένα άτοµο υδρογόνου µε ένα µοναδικό πρωτόνιο στον πυρήνα του και ένα πρόσθετο ηλεκτρόνιο, λειτουργώντας έτσι σαν υποκατάστατο του πρωτονίου.

Το Καθιερωµένο Πρότυπο της σωµατιδιακής φυσικής –η θεωρία που περιγράφει µε ικανοποιητικό τρόπο τα σωµατίδια και τις µεταξύ τους θεµελιώδεις αλληλεπιδράσεις– παραµένει προς το παρόν ανολοκλήρωτο, κάτι που οδηγεί τους επιστήµονες σε προσπάθειες για την ανακάλυψη «νέας φυσικής» πέρα από το Καθιερωµένο Πρότυπο.

Σ’ αυτές συµπεριλαµβάνονται και τα πειράµατα σύγκρισης των βασικών ιδιοτήτων των σωµατιδίων ύλης και αντιύλης. Ενώ τα σωµατίδια ύλης και αντιύλης µπορεί να διαφέρουν, για παράδειγµα, ως προς τον τρόπο διάσπασής τους, διαφορά η οποία αναφέρεται ως παραβίαση της συµµετρίας φορτίου-οµοτιµίας (CP), άλλες θεµελιώδεις ιδιότητες, όπως η απόλυτη τιµή ηλεκτρικού φορτίου και µάζας, προβλέπονται να είναι ακριβώς ίσες.

Οποιαδήποτε διαφορά, όσο µικρή κι αν είναι, ανάµεσα στον λόγο φορτίου προς µάζα πρωτονίων και αντιπρωτονίων θα παραβίαζε έναν θεµελιώδη νόµο γνωστό ως συµµετρία CPT. Αυτή η συµµετρία αντικατοπτρίζει τις τεκµηριωµένες ιδιότητες του χώρου και του χρόνου και της κβαντικής µηχανικής, εποµένως µια ενδεχόµενη διαφορά θα αποτελούσε σηµαντική πρόκληση όχι µόνο για το Καθιερωµένο Πρότυπο, αλλά και για το θεωρητικό πλαίσιο της σωµατιδιακής φυσικής.