Cydnabyddiaeth Llun: © 2023-2025 CERN | Brice, Maximilien.
Mae ffisegwyr o Brifysgol Abertawe wedi chwarae'r rôl arweiniol wrth dorri tir gwyddonol newydd yn CERN, gan ddatblygu techneg arloesol sy'n cynyddu'r gyfradd dal gwrth-hydrogen gan ffactor o ddeg.
Mae'r datblygiad, a gyflawnwyd fel rhan o'r cydweithrediad rhyngwladol ALPHA (Antihydrogen Laser Physics Apparatus), wedi cael ei gyhoeddi yn Nature Communications a gallai helpu i ateb un o'r cwestiynau mwyaf mewn ffiseg: pam mae anghydbwysedd mor fawr rhwng mater a gwrthfater? Yn ôl damcaniaeth y Glec Fawr, crëwyd symiau cyfartal ar ddechrau'r Bydysawd, felly pam mae'r byd o'n cwmpas wedi'i greu bron yn gyfan gwbl o fater?
Gwrth-hydrogen yw'r "fersiwn ddrych" o hydrogen, wedi'i greu o antiproton a phositron. Mae dal ac astudio'r gwrth-hydrogen yn helpu gwyddonwyr i archwilio sut mae gwrthfater yn ymddwyn, ac a yw'n dilyn yr un rheolau â mater.
Mae cynhyrchu a dal gwrth-hydrogen yn broses hynod gymhleth. Drwy ddulliau blaenorol, bu'n cymryd 24 awr i ddal 2,000 o atomau yn unig, gan gyfyngu ar gwmpas yr arbrofion yn ALPHA. Mae'r tîm dan arweiniad Abertawe wedi newid hynny.
Gan ddefnyddio ïonau beryliwm wedi'u hoeri â laser, mae'r tîm wedi dangos ei bod yn bosibl oeri positronau i lai na 10 Kelvin (islaw -263°C), sy'n sylweddol oerach na'r trothwy blaenorol o tua 15 Kelvin. Mae'r positronau oerach hyn yn rhoi hwb dramatig i effeithlonrwydd cynhyrchu a dal gwrth-hydrogen - gan alluogi 15,000 o atomau, y swm uchaf erioed, i gael eu dal mewn llai na saith awr.
Mae hyn yn nodi cyfnod newydd yn ALPHA, gan ehangu'r ystod o arbrofion posibl a galluogi profion mwy manwl gywir o ffiseg sylfaenol, gan gynnwys sut mae gwrthfater yn ymateb i ddisgyrchiant ac a yw'n ufuddhau i'r un cymesureddau â mater.
Meddai'r Athro Niels Madsen o Ysgol y Biowyddorau, Daearyddiaeth a Ffiseg, prif awdur yr astudiaeth a Dirprwy Lefarydd ar ran ALPHA: "Mae'n fwy na degawd ers i mi sylweddoli mai dyma'r ffordd ymlaen, felly mae'n hynod bleserus gweld y canlyniad gwych a fydd yn arwain at lawer o fesuriadau cyffrous newydd ar wrth-hydrogen."
Ychwanegodd Maria Gonçalves, un o'r prif fyfyrwyr PhD ar y prosiect: "Roedd y canlyniad hwn yn benllanw blynyddoedd lawer o waith caled. Gwnaeth yr ymgais lwyddiannus gyntaf wella'r dull blaenorol ar unwaith gan ffactor o ddau, gan roi 36 atom gwrth-hydrogen i ni—fy hoff rif newydd! Roedd hi'n gyffrous iawn bod yn rhan o'r prosiect hwn, ac rwy'n edrych ymlaen at weld pa fesuriadau arloesol y mae'r dechneg hon wedi'u gwneud yn bosibl."
Meddai Dr Kurt Thompson, un o brif ymchwilwyr y prosiect: "Cyflawnwyd y gamp wych hon drwy ymroddiad ac ymdrechion cydweithredol llawer o ôl-raddedigion, myfyrwyr haf ac ymchwilwyr Abertawe dros y degawd diwethaf. Mae'n newid paradeim sylweddol yng ngalluoedd ymchwil gwrth-hydrogen. Gellir cynnal arbrofion a oedd yn arfer cymryd misoedd mewn un diwrnod bellach."