Joos Schoonwater ac Edward Thorpe-Woods, ymchwilwyr o Brifysgol Abertawe, ynghyd â'r ffynnon cesiwm newydd. Credyd: Stefan Eriksson.
Gallai dyfais sy'n cynhyrchu ffynnon o atomau cesiwm hybu dealltwriaeth o'r bydysawd drwy fesur amledd y golau sy'n cael ei amsugno gan wrthfater.
Mae'r ddyfais, a adeiladwyd yn y DU gyda chefnogaeth gan y Cyngor Ymchwil Peirianneg a'r Gwyddorau Ffisegol (EPSRC), bellach wedi cael ei gosod yng nghyfleuster eiconig y Sefydliad Ewropeaidd ar gyfer Ymchwil Niwclear (CERN) i gynorthwyo arbrawf gwrthfater arloesol ALPHA (Cyfarpar Ffiseg Laser Gwrth-hydrogen).
Mae Prifysgol Abertawe wedi arwain cyfranogiad y DU yn ALPHA, wedi'i ariannu gan yr EPSRC. Mae Prifysgol Aarhus yn Nenmarc wedi darparu cymorth ychwanegol, gyda chyllid gan Ymddiriedolaeth Carlsberg.
Bydd y ffynnon cesiwm yn helpu ALPHA i gadarnhau amledd y golau sy'n cael ei amsugno gan wrth-hydrogen (y gwrthfater sy’n cyfateb i hydrogen) mewn modd mor fanwl gywir ag a gyflawnwyd eisoes ar gyfer hydrogen. Mae hyn yn hollbwysig er mwyn deall graddau'r cymesuredd rhwng mater a gwrthfater, sef cwestiwn mawr sydd wrth wraidd gweithrediadau'r bydysawd.
Cafodd y ffynnon cesiwm ei dylunio a'i hadeiladu yn yr NPL (Labordy Ffisegol Cenedlaethol), sefydliad mesureg cenedlaethol y DU yn Teddington, Middlesex.
Mae'r ffynnon cesiwm wedi'i hamgáu mewn gorchudd oddeutu dau fetr o uchder. Mae atomau cesiwm sydd wedi'u hoeri â laser a'u dal mewn siambr wactod yn cael eu lansio i fyny i diwb sydd wedi'i reoli'n fagnetig cyn cwympo eto.
Mae pelydriad microdonnau'n mesur amledd osgiliadau'r atomau, i bymtheg lle degol.
Bydd hyn yn darparu cyfeirnod manwl gywir y gall ALPHA ei ddefnyddio i fesur rhyngweithiad atomau gwrth-hydrogen â golau laser, gan ei gwneud hi’n bosib cadarnhau amledd y golau y mae gwrth-hydrogen yn ei amsugno.
Y nod yw cyflawni manwl gywirdeb sydd fil o weithiau'n fwy na'r wybodaeth bresennol. Rhagwelir y caiff hyn ei gyflawni yn ystod y blynyddoedd nesaf.
Mae'r ffynnon cesiwm yn un o’r ychydig o'i bath yn y byd ac mae ei dibynadwyedd a'i chadernid yn unigryw, sy'n hollbwysig er mwyn ymdopi â gofynion ALPHA.
Drwy integreiddio'r offeryn â'r arbrawf ar y safle, nid oes rhaid i ALPHA ddefnyddio cysylltiad lloeren i gael gafael ar y math hwn o allu, gan leihau gwallau yn y mesuriadau a gymerir.
Bydd y canlyniadau'n dangos a oes gan hydrogen a gwrth-hydrogen yr un priodoleddau (drwy ddrych-ddelweddau), yn unol â'r ddamcaniaeth gonfensiynol.
Gallai hyn daflu goleuni ar y rheswm pam mae'n ymddangos bod ychydig iawn o wrthfater yn y bydysawd heddiw, er y credir yn gyffredinol fod yr un symiau o fater a gwrthfater wedi'u creu yn ystod y Glec Fawr 13.8bn o flynyddoedd yn ôl.
Mae'r DU yn un o bartneriaid allweddol ALPHA ac mae'r gallu a ddarperir gan y ffynnon cesiwm yn atgyfnerthu statws byd-eang blaenllaw'r DU ym maes ymchwil i wrthfater ynni isel.
Meddai Jane Nicholson, Cyfarwyddwr Gweithredol Sylfaen Ymchwil yr EPSRC:
“Bydd y ddyfais gyffrous hon yn atgyfnerthu statws blaenllaw’r DU yn y gymuned o ymchwilwyr sy'n astudio priodoleddau gwrthfater.
“Gan ddarparu manwl gywirdeb gwell i fesur amledd y golau sy'n cael ei amsugno gan wrthfater, mae'r cloc ffynnon atomig yn dangos pwysigrwydd buddsoddi mewn cyfleusterau o'r radd flaenaf a chyfraniad y cyfleusterau hynny at danategu darganfyddiadau sy'n torri tir newydd. Dyma enghraifft ardderchog o gydweithrediad rhwng sefydliadau ymchwil y sector academaidd a’r sector cyhoeddus.”
Meddai'r Athro Stefan Eriksson, o Brifysgol Abertawe, sy'n arwain prosiect ffynnon cesiwm ALPHA:
“Mae'r ffynnon cesiwm newydd yn hanfodol i'n hymdrech barhaus i gadarnhau a yw hydrogen a gwrth-hydrogen yn ymddwyn yn yr un ffordd.
“Gobeithio y byddwn ni'n darganfod rhywbeth a fydd yn gwella dealltwriaeth o adeiladwaith sylfaenol ein bydysawd. Bydd y ffynnon hefyd yn helpu ALPHA i fod o fudd i'r DU drwy hyfforddi ymchwilwyr a all ddefnyddio eu sgiliau – o ran offeryniaeth, er enghraifft – mewn meysydd o bwys cenedlaethol megis technolegau cwantwm, y rhagwelir y byddan nhw'n cael effaith fawr ar gymdeithas.”