Атом антиводорода состоит из негативно заряженного антипротона и
позитрона - античастиц протона и электрона. Основная задача ученых
состоит в том, чтобы сравнить уровни энергии антиводорода и водорода:
они хотят подтвердить, что антиматерия обладает такой же силой
электромагнитного воздействия, что и материя.
Это предположение лежит в основании теории Большого взрыва, приведшего,
по одной из версий, к образованию нашей Вселенной. Большой взрыв 13
млрд лет назад произвел одинаковое число материи и антиматерии, однако
последняя исчезла. Ее поиском и занимаются ученые, чтобы объяснить
возникшую в нашем мире асимметрию, найти ее источник и объяснить
развитие Вселенной.
Принятая сейчас "стандартная модель" физики исходит из того, что каждая
элементарная частица - протон, электрон, нейтрон и множество
экзотических частиц - имеют зеркальное отражение в виде античастиц.
Например, у электрона такой античастицей является позитрон. Атом
антиматерии обладает той же массой, что и обычный атом, которому он
соответствует, но несет противоположный заряд.
При этом одной из величайших загадок физики является отсутствие
непротиворечивого объяснения того факта, почему наша Вселенная состоит в
основном из вещества, а не из антивещества; с точки зрения законов
физики, в момент возникновения Вселенной должны были возникнуть равные
между собой количества того и другого.
Фиксацией атомов антиводорода похвастался Джоэль Файанс, профессор
физики Университета Калифорнии, сотрудник Национальной лаборатории имени
Лоуренса в Беркли (Калифорния, США), занятый в проекте ALPHA (лазерный
агрегат по получению антиводорода) в составе CERN. Об удачном
эксперименте подробно рассказывается в новой работе, опубликованной в
журнале Nature Physics.
Удержать атомы антиматерии очень трудно: когда они входят в контакт с
атомом материи, то вступают друг с другом в реакцию аннигиляции,
уничтожая друг друга и превращая материю в энергию. Поэтому емкость, в
которой удерживают антиматерию, не может быть сделана из материи, ее
обычно формируют из магнитных полей.
Для данного проекта ученые смешали антипротоны с позитронами
(антиэлектронами) в вакуумной капсуле, где они и слились в атомы
антиводорода. Весь этот процесс происходил в магнитной "бутылке",
которая удерживает антиатомы, используя их магнетические свойства.
Отключив магнитное поле, ученые выявляют атомы антиматерии, позволив им
столкнуться с атомами материи. Реакция аннигиляции вызывает вспышку
света.
К 2012 году исследователи надеются перейти к еще более надежной
фиксации атомов антиматерии, чтобы заняться с помощью лазерного
оборудования спектральным анализом. Это поможет им подойти к раскрытию
давней загадки: разобраться наконец, куда исчезла антиматерия.
|