В статье, опубликованной в журнале «Nature», ученые показывают первые
«спектры» «пойманного в ловушку» антиводорода, демонстрирующие энергию,
требуемую для изменения спинов ее позитронов.
Дальнейшие эксперименты покажут, является ли антиводород фактически таким же, как водород.
У каждой частицы есть античастица, которая идентична частице во всех
отношениях, за исключением того, что она имеет противоположный заряд. У
отрицательно заряженного электрона есть позитрон, у протона есть
антипротон и т. д.
Вместе антипротон и позитрон формируют самый простой антиатом - антиводород.
Как только антиатом формируется, он должен быть сохранен (или удержан)
отдельно от нормального вещества. Когда частица и ее античастица
встречаются, они уничтожают друг друга, превращаясь в энергию, этот
процесс называется аннигиляцией.
И здесь начинается самое интересное и самое загадочное об антивеществе.
Когда сформировалась Вселенная, должно было образоваться равное
количество вещества и антивещества, но если так и произошло, то они
должны были уничтожить друг друга.
Недавнее исследование предполагает, что есть очень тонкие грани в
поведении антивещества, и ученые в своем исследовании антиводорода
полагают, что их работа может помочь понять, как это все работает.
«Я не знаю, какая польза обществу от нашей работы, но для нас это –
самое важное, что мы сделали в жизни», - говорит Джеффри Ханст,
Альфа-эксперимент, ЦЕРН (фото bbc.co.uk)
Магнитные моменты
Попытка «поймать» атом антиводорода впервые увенчалась успехом в
Антиводородном лазерном аппарате («Альфа») – этот эксперимент проводился
в ЦЕРНе, европейском центре физики на франко-швейцарской границе,
который также является родиной Большого адронного коллайдера.
В 2010 году команда «Альфа» сообщила в «Природе», что удалось «поймать»
38 атомов за секунду, в 2011 году ученые сообщили, что получилось
удержать 309 атомов антиводорода в течение 1000 секунд.
Усовершенствовав свои методы, команда теперь пошла дальше и начала анализировать антиатомы.
«С самого начала это было целью нашей программы», - объяснил Джеффри Хангст, ученый из команды «Альфа».
«Больше чем 20 лет исследований вели нас к этому пункту, где мы точно
сможем увидеть, совпадают ли атомы антивещества с атомами вещества. И
сегодня, наконец, стало возможным это сделать», - сказал он BBC News.
Уловка была в том, чтобы использовать «магнитный момент» антиатомов -
состояние, которое предполагает, что они будут вести себя приблизительно
как крошечные стержневые магниты.
Применяя импульс микроволновой энергии, команда смогла заставить атомы
«выпрыгнуть» из магнитной «клетки» в процессе, который очень похож на
то, что происходит с атомами в теле во время просмотра МРТ.
«Когда это происходит, атом начинает сталкиваться с частицами нормальной материи и уничтожается», - объяснил доктор Хангст.
Исследование дало команде точную информацию о том, сколько энергии
требуется, чтобы достигнуть того «прыжка», но это - только первый шаг в
том, что станет длительной программой исследования антиводорода. Ученые
могут зарегистрировать некоторые свойства атома антиводорода, пока он не
аннигилировал.
Пока команда «Альфа», чье исследование было недавно включено в проект
CernPeople, удовлетворена тем, что сделала первое измерение свойств
антиатома.
|