Физики впервые поймали в ловушку атомы антивещества

Физикам впервые удалось в течение относительно длительного времени удерживать атомы антивещества в специальной ловушке. Статья исследователей опубликована в журнале Nature, а коротко о работе пишет портал ScienceNOW.

Антиматерия - это "двойник" обычной материи с той разницей, что все частицы антивещества имеют противоположный знак заряда. При взаимодействии частиц вещества и антивещества происходит их взаимное уничтожение. В окружающей нас Вселенной практически нет антиматерии, и этот факт не согласуется с существующими гипотезами, которые описывают фундаментальные физические взаимодействия - Большой взрыв должен был породить равное количество материи и антиматерии.

Некоторые античастицы ученые наблюдают относительно часто - например, позитроны (положительно заряженные электроны), присутствующие в космическом излучении. Однако долгое время физикам не удавалось "собрать" из субатомных античастиц атомы антиматерии. Впервые это было сделано в 2002 году сотрудникам CERN (Европейский центр ядерных исследований), которые из антипротона и позитрона получили атомы антиводорода. Изучая эти антиатомы, физики рассчитывают прояснить вопрос о недостатке антивещества во Вселенной, но до сих пор ученым не удавалось удерживать антиводород от аннигиляции с "обычной" материей достаточное для изучения время.

Многие элементарные частицы можно удерживать при помощи специальных ловушек, генерирующих электрическое и/или магнитное поля. Атомы антиводорода незаряжены, поэтому их нельзя удерживать в электрическом поле. Авторы новой работы, участвующие в эксперименте ALPHA по изучению антиматерии, использовали комбинацию из двух ловушек - так называемых ловушек Пеннинга и ловушек Иоффе-Питчарда. В итоге антиводород удалось удерживать в течение десятых долей секунды.

Чтобы получить атомы антиводорода, ученые охлаждали облако, содержащее около 30 тысяч антипротонов, до температуры 200 кельвинов (минус 73,15 градуса Цельсия), и облако из 2 миллионов позитронов до температуры 40 кельвинов (минус 233,15 градуса Цельсия). Физики охлаждали антивещество в ловушке Пеннинга, встроенной внутрь ловушки Иоффе-Питчарда. В общей сложности было поймано 38 атомов.

Используя новую технологию, ученые смогут, в частности, получить спектр атомов антиводорода. Согласно принципу CPT-симметрии, постулируемому в рамках общей теории относительности, спектры атомов вещества и антивещества должны быть идентичными. Если этот факт будет опровергнут, то ученым придется пересмотреть свои представления об устройстве мира.