Учёные создают антивещество для ответа на фундаментальный вопрос о Вселенной
Концепция антиматерии уже много лет радует поклонников фантастики, но она также ставит перед физиками реальный вопрос. С математической точки зрения, имеет смысл, что для каждого типа частицы в нашей вселенной существует соответствующая античастица, которая является одинаковой, но с противоположным зарядом - так что для связи с электроном, например, должен быть антиэлектрон, также известный как позитрон. Когда антивещество и материя вступают в контакт, они уничтожают друг друга в мгновение ока.
Когда произошел Большой взрыв, он должен был создать равное количество вещества и антивещества. И все же материя есть повсюду, а антиматерии мы не видим. Почему?
В рамках нового эксперимента, проведенного ЦЕРН, Европейской организацией ядерных исследований, этот вопрос решается путем изучения того, каким образом вещество и антивещество могут по-разному реагировать на гравитационное поле Земли. Физики считают, что антивещество может падать не так быстро, как вещество, что поможет объяснить, почему оно менее распространено. Но для того, чтобы проверить это, они должны создать частицы антиматерии, такие как атомы позитрония. Это пары одного электрона и одного позитрона, но они живут только часть секунды - 142 наносекунды, если быть точным, так что времени для экспериментов на них не хватает.
Прорыв ЦЕРН заключается в создании атомов позитрония, которые служат гораздо дольше - по 1140 наносекунд каждый. Ученые также смогли отследить скорость создаваемых атомов позитрония, наблюдая, что они движутся со скоростью от 70 до 120 километров в секунду, что облегчает проведение экспериментов над ними. Они добились этого с помощью нового «positron-to-positronium» конвертора, который посылает вспышку ультрафиолетового лазера, чтобы дать позитронам больше энергии.
В конечном счете ученые могут использовать эти более долговечные атомы позитрония в экспериментах, чтобы увидеть, как они реагируют на гравитацию, но сначала им нужно проверить, являются ли создаваемые ими атомы электрически нейтральными. К счастью, это можно сделать без использования ускорителя ЦЕРН, который в настоящее время отключен на два года в рамках программы модернизации. Большинство экспериментов в ЦЕРНе требуют использования ускорителя для создания пучка протонов, но этот эксперимент с позитронием может продолжаться даже во время периода отключения.