Физики научились удерживать атомы антивещества

Проблема антиматерии, а точнее ее отсутствия во Вселенной, является одной из главных загадок для современных физиков. В результате Большого взрыва во Вселенной должно было возникнуть равное количество материи и антиматерии, однако по неизвестным причинам антиматерия исчезла. Исследование атомов антиводорода поможет физикам понять, в чем же состоит загадочная «уязвимость» антиматерии, которая привела к ее исчезновению.

«По причинам, которые никто пока не понимает, природа исключила возможность существования антиматерии. Поэтому для нас это и награда, и отчасти потрясение — видеть наше устройство и знать, что внутри него стабильные нейтральные атомы антиматерии», — сказал руководитель эксперимента ALPHA Джеффри Хангст (Jeffrey Hangst) из университета датского города Орхус.

Участники этого эксперимента, который проводится в Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН), создали способ получать и сохранять «холодные» атомы антиводорода, что открывает путь для исследований антиматерии, для поиска ее отличий от обычной материи.

Впервые античастицы, антиподы электронов позитроны, были открыты в 1930-х годах, в 1955 году удалось получить античастицу протона — антипротон. Однако попытки «собрать» их в атом антиводорода не удавались очень долго. Лишь в середине 1990-х годов ученым ЦЕРНа удалось получить первые десять атомов антиводорода в результате взаимодействия пучков антипротонов и позитронов в ускорителе LEAR. Однако сразу после возникновения атомы антивещества исчезали в результате аннигиляции с обычным веществом.

Удерживать нейтральные атомы антивещества значительно сложнее, чем отдельные частицы, поскольку они не обладают электрическим зарядом и их нельзя удержать электромагнитным полем.

Авторы исследования разработали специальное устройство-ловушку, внутри которого создается очень мощное и сложное по конфигурации магнитное поле, которое не дает атомам антиводорода повстречаться с обычной материей и проаннигилировать.

Физики показали, что атомы антиводорода могут существовать в «ловушке» около одной десятой доли секунды — это достаточно долгий срок, чтобы исследовать свойства антиматерии, например получить ее спектр.

По спектру ученые, в частности, смогут определить, сохраняется ли симметрия между материей и антиматерией по заряду, пространственным координатам и по времени, так называемая CPT-симметрия. Эта симметрия является одной из основ современной физической теории — Стандартной модели.

Если спектры водорода и антиводорода не будут идентичны, это будет свидетельствовать о нарушении симметрии, которое может оказаться «ахиллесовой пятой» антиматерии.