Лучшая наука - вопросы, которые захватывают и заставляют любого человека - окутана тайной. Если бы это было так, два типа частиц уничтожили бы друг друга, оставив Вселенную пронизанной энергией.
Как свидетельствует наше существование, этого не произошло. На самом деле, природа, похоже, на 10 миллиардов предпочитает материю, а не антивещество. Это одна из величайших загадок в современной физике.
Но Большой адронный коллайдер усердно работает, буквально раздвигая материю до предела, чтобы разгадать эту увлекательную загадку. На этой неделе ЦЕРН создал пучок атомов водорода, что позволило ученым впервые провести точные измерения этой неуловимой антивещества.
Античастицы идентичны частицам вещества, за исключением знака их электрического заряда. Таким образом, хотя водород состоит из положительно заряженного протона, вращающегося вокруг отрицательно заряженного электрона, антиводород состоит из отрицательно заряженного антипротона, вращающегося вокруг положительно заряженного антиэлектрона, или позитрона
Хотя первичной антивещества никогда не наблюдалось во Вселенной, можно создать антиводород в ускорителе частиц, смешивая позитроны и антипротоны низкой энергии.
В 2010 году команда ALPHA впервые обнаружила и удержала атомы антиводорода. Теперь команда успешно создала пучок частиц антиводорода. В статье, опубликованной на этой неделе в Nature Communications, команда ALPHA сообщает об обнаружении 80 атомов антиводорода в 2,7 метрах ниже по течению от их производства.
«Это первый случай, когда мы смогли с некоторой точностью изучить антиводород», - заявил пресс-секретарь ALPHA Джеффри Хангст. «Мы надеемся, что техника захвата ALPHA даст много таких идей в будущем».
Одна из ключевых задач - не допускать попадания антиводорода в обычное вещество, чтобы они не уничтожали друг друга. Для этого в большинстве экспериментов магнитные поля используются для захвата атомов антиводорода достаточно долго для их изучения.
Однако сильные магнитные поля ухудшают спектроскопические свойства атомов антиводорода, поэтому команде ALPHA пришлось разработать инновационную установку для переноса атомов антиводорода в область, где они могут быть изучены, вдали от сильного магнитного поля.
Чтобы измерить заряд антиводорода, команда ALPHA изучила траектории атомов антиводорода, выпущенных из ловушки в присутствии электрического поля. Если бы атомы антиводорода имели электрический заряд, поле отклоняло бы их, тогда как нейтральные атомы не отклонялись бы.
Результат, основанный на 386 зарегистрированных событиях, дает значение электрического заряда антиводорода при -1,3 × 10.-8, Другими словами, его заряд совместим с нуля до восьми десятичных знаков. Хотя этот результат неудивителен, поскольку атомы водорода электрически нейтральны, впервые антиатомный заряд измерен с такой высокой точностью.
В будущем любое обнаруживаемое различие между веществом и антивеществом может помочь решить одну из величайших загадок в современной физике, открыв окно в новое царство науки.
Статья была опубликована в Nature Communications.
