Мы словили антивещество!

Для физиков, антивещество - это поистине дорогой подарок. Сравнив материю с ее аналогом, они могут протестировать фундаментальную симметрию, лежащую в основе стандартной модели физики частиц и получить представление о физике будущего. Но мало какие дары, также тяжело поймать как этот. Ведь стоит частичке антиматерии вступить в контакт со своей материальной противоположностью, как обе частицы аннигилируют во вспышке энергии.

Но в ходе научного сотрудничества в рамках ЦЕРН, Европейской лаборатории ядерной физики поблизости Женевы, Швейцария, удалось 38 раз удержать один атом антиводорода в магнитной ловушке более чем 170 миллисекунд. Группа сообщила о полученных результатах 17 ноября в журнале Nature. "Мы в восторге. Это результат пяти лет напряженной работы", - сказал Джеффри Хангст, представитель совместного проекта АЛЬФА в ЦЕРН.

Антиводород состоит из отрицательно заряженного антипротона и положительно заряженного позитрона, антивещественного аналога электрона. Цели, как проекта ALPHA, так и конкурирующего с ним эксперимента ЦЕРН под названием ATRAP, - сравнить уровни энергии антиводорода и водорода, для подтверждения того, что античастицы испытывают такие же электромагнитные силы, как и обычные частицы, что является ключевой предпосылкой стандартной модели. "Наша цель заключается в изучении антиводорода, и это возможно только если словить его", - сказал Клифф Сурко, исследователь антиматерии в Калифорнийском университете в Сан-Диего. "Это очень важно".

ALPHA заявляет, что это первый серьезный прорыв со времени создания тысяч атомов антиводорода в 2002 году, когда проходили предыдущие эксперименты под названием ATHENA2 и ATRAP3. В обоих экспериментах, объединялись замедленные антипротоны с позитронами, для создания атомов антиводорода. Но в течении нескольких миллисекунд, атомы исчезали, вступая в реакцию с обычной материей на стенках их вместилищ.

Для предотвращения подобного исхода, команда ALPHA словила атомы антиводорода в магнитную ловушку. Хотя водород, в отличие от антипротонов и позитронов, не имеет электрического заряда, но он обладает определенным магнитным притяжением подобно водороду, благодаря спину частиц, из которых он состоит. Исследователи ALPHA использовали магнит октуполь, образующийся с помощью тока, который течет по восьми проводам, чтобы создать магнитное поле, которое было наиболее сильным около стенок, и наименьшим посередине ловушки, что заставляло атомы собираться в центре. Чтобы словить всего 38 атомов, группе пришлось проводить эксперимент 355 раз. "Это было в десять тысяч раз тяжелей" сказал Хангст - чем создать свободные атомы антиводорода, которых ATHENA создала примерно 50 000 за один присест в 2002 году. Чтобы произвести спектроскопические измерения, по подсчетам Сурко, необходимо поймать около 100 атомов антиводорода за раз.

ATRAP надеются первыми достичь этой цели. В статье, которая выйдет в журнале Physical Review Letters, ученые из ЦЕРН сообщили, что им удалось выделить антипротон из холодных электронов, которые используются для их охлаждения. Это шаг в сторону создания медленно двигающихся атомов антиводорода, которые удастся поймать на более долгое время. "Вместо того, чтобы ловить 38 атомов антиводорода на маленькую фракцию секунды, мы работаем над новыми методами создания и удержания намного большего количества холодных атомов", - сказал Жеральд Габриельс, представитель ATRAP. "Посмотрим, чей подход окажется более плодотворным".

Оригинал (на англ. языке): Nature

• Исследователи улучшили эффективность и долговечность солнечных элементов
• Тёмная материя: Как камера отслеживает невидимое
• Мягкий, растяжимый электрод имитирует тактильные ощущения с помощью электрических сигналов
• Новая и улучшенная камера, вдохновленная человеческим глазом
• Машинное обучение может помочь ответить на давние астрофизические вопросы
• Ученые связывают износ двигателей самолетов с попаданием пыли в крупных аэропортах
• Цемент, вдохновленный раковинами, стал в 19 раз гибче благодаря «спроектированным дефектам»
• Самый длинный в Северной Америке вантовый мост соединяет США и Канаду