📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

البروتون المضاد هو التوأم المرآة للبروتون: نفس الكتلة، لكن بشحنة سالبة. عندما يصطدم بالمادة، فإنه عادةً ما يفنى فورًا — يختفي مع إطلاق طاقة عند اصطدامه بنواة الذرة. لكن إذا كان البروتون المضاد يتحرك ببطء، بطاقة لا تتجاوز بضعة آلاف من الإلكترون فولت، فقد يرتد عن السطح مثل كرة مرتدة عن جدار، دون أن يتاح له الوقت للقاء النواة.

في تجربة GBAR (Gravitational Behaviour of Antihydrogen at Rest) في سيرن، يتم تبريد البروتونات المضادة ودمجها مع البوزيترونات لإنتاج ذرات الهيدروجين المضاد. لمعرفة عدد الذرات التي وُلدت، يجب معرفة عدد البروتونات المضادة التي دخلت الهدف بدقة. إذا ارتد جزء من البروتونات المضادة عن جدران الكاشف، فسيكون العد غير صحيح. اختبر العلماء ذلك عمليًا: وجهوا حزمة من البروتونات المضادة بطاقة 4 و6 كيلوإلكترون فولت إلى سطح لوح ميكروقنوات (microchannel plate) — وهو كاشف حساس يسجل كل جسيم.

كانت النتيجة مطمئنة: لم يُسجل أي ارتداد. هذا يعني أن احتمال الارتداد أقل من 14% (عند مستوى ثقة 68%). بعبارة أخرى، من بين 100 بروتون مضاد يصطدم بالكاشف، يمكن أن يرتد 14 على الأكثر، لكن على الأرجح لم يرتد أي منها. هذا مهم لتجربة GBAR: الآن يمكن تحديد عدد البروتونات المضادة التي شاركت فعليًا في تكوين الهيدروجين المضاد بدقة أكبر.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2608.11795v1

It is commonly assumed that antiprotons impinging on a material surface annihilate promptly with the nuclei of the material. However, at kinetic energies of a few keV, this assumption may not hold. As with low-energy protons, electrons or positrons that can be reflected from a target, they may undergo large-angle Coulomb scattering before annihilation occurs, thereby appearing to be "backscattered" from the material surface. This backscattering fraction, largely unknown, is a crucial ingredient to the determination of the production cross-section of antihydrogen atoms in the GBAR experiment. This paper presents a determination of the probability that 4 and 6 keV antiprotons backscatter on the surface of a Micro-Channel Plate detector used for beam imaging at GBAR. No evidence for backscattering has been found and an upper limit of 14% at 68% confidence level has been set on this probability. The impact of backscattering on the determination of the number of antiprotons that participate in antihydrogen production in GBAR is also addressed.