Постійний пошук

Креслення для цього детектора, який отримав назву ALPHA-g, були вперше представлені в 2013 році. В останні місяці його творці працювали цілодобово у Ванкувері, Канада, щоб завершити конструювання вчасно. Нарешті, в липні ALPHA-g був доставлений вантажним літаком до CERN, єдиного в світі місця, яке могло забезпечити потрібну кількість антиматерії, необхідної для експериментів.

Поки що пристрій не працює. Наразі вчені випробовують детектор, щоб вирішити будь-які технічні проблеми, перш ніж CERN закриється на дворічне технічне обслуговування. Команда ALPHA-g поспішала встигнути провести гравітаційні експерименти до 12 листопада, але навіть найменша помилка чи недолік могли призвести до зриву їх планів.

Розуміння того, що антиматерія підпорядковується тим же законам гравітації, як і матерія, є важливим кроком до підтвердження десятилітніх теоретизувань навколо неї. Антиматерія схожа на звичайну матерію, яка утворює зірки, планети та будь-який видимий об’єкт у Всесвіті, але має певні протилежні квантові властивості (наприклад,  тоді як матерія має негативно заряджені електрони, антиматерія має позитивно заряджені, які називаються позитронами).

Щодо відмінностей антиматерії – вона майже зникла із нашого Всесвіту. Вчені підозрюють, що відразу після Великого вибуху матерія та антиматерія існували у рівномірному співвідношенні, проте зараз їх стало набагато менше. Таємниця того, куди вони поділися, є однією з найбільших невирішених питань у фізиці.

Пастка для антиматерії

Суттєві експерименти для створення, захоплення та аналізу антиматерії відбулися лише в останні десятиліття, починаючи з першого експериментального створення дев’яти атомів антиводню у 1995 році. Однак при зіткненні частинки матерії та антиматерії анігілюються – тому перша частинка антиводню існувала приблизно 40 мільярдних доль секунди, перш ніж на швидкості світла врізалася у свого двійника з матерії та анігілювалася. Щоб полегшити вивчення антиматерії, вчені мали навчитися зберігати ці два типи речовини окремо.

Тільки в 2010 році в рамках першого експерименту ALPHA, фізикам вдалося використати магнітне поле для захоплення частинок, затримавши їх у камері детектора антиматерії. Подальші експерименти  показали, що антиматерія має багато спільних властивостей зі звичайною: наприклад, ті ж кольори та відношення заряду до маси.

 

Вчені TRIUMF встановлюють і випробовують детектор ALPHA-g у вертикальному положенні./фото Stu Shepherd/TRIUMF

Детектор нового покоління

Все це добре, але чи має антиматерія спільні гравітаційні властивості зі звичайною матерією, як передбачає теорія? Детектор ALPHA-g, третій у своєму поколінні, має розглянути це критичне питання. Тоді як попередні детектори ALPHA були орієнтовані горизонтально та мали вузькі камери для захоплення, новий  розташований вертикально та має висоту 2,3 метра.

Величезні котушки оточують його камеру, створюючи магнітне поле, яке буде утримувати у пастці атоми антиводню. Камера має затвори як у верхній, так і в нижній частині. Під час експериментів магнітне поле повинно налаштовуватися так, щоб верхня та нижня кришки були “відкриті” одночасно. Після цього команда ALPHA зможе спостерігати, чи атоми антиводню падатимуть під впливом земної гравітації, як звичайна речовина, чи рухатимуться вгору, ігноруючи її.

Останнє вкрай малоймовірне. Але якщо так явище буде спостерігатися, наше наявне розуміння Всесвіту буде піддано сумніву.

“Якщо ми побачимо будь-яку, навіть мізерну різницю (між антиводнем і звичайним воднем), нам доведеться повністю переписати весь підручник”.

– Макото Фудзівара, провідний вчений TRIUMF.

Команда ALPHA-g прагне провести багаторазові та точні вимірювання гравітаційного ефекту антиматерії після того, як CERN знову відкриється через два роки. Але поки що дослідники сподіваються принаймні побачити, підніметься антиматерія чи опуститься, перш ніж об’єкт закриють.

Дізнатись більше :

Spectrum