Антиматерия не так уж и особая
Благодаря стараниям студента из Университета Райса человечество узнало больше о Вселенной. Син Кефен, студент-магистр Университета Райса - один из нескольких авторов фундаментального открытия, которое касается основных характеристик материи.
Речь идет об экспериментальном подтверждении гипотезы, что сила притяжения между антипротонами такая же, как и между протонами.
Антипротоны имеют такую же массу, как и протоны, но их заряд и спин противоположные по значению. Материя и антиматерия образовались в момент Большого взрыва в одинаковом количестве. Во время контакта между собой они взаимно антогонируют.
То, чем сегодня звезды, галактики, планеты и вся видимая вещество состоит исключительно из материи, а антиматерии в природе существует мизерное количество, составляет одну из самых больших проблем современной науки (барионное асимметрия Вселенной).
«Самая распространенная гипотеза заключалась в том, что антиматерия имеет меньшую силу притяжения, чем материя. Именно поэтому с материи сформировались звезды и планеты, а антиматерия рассеялась в отдельных атомах. Теперь от этой гипотезы, очевидно, придется отказаться», - говорит соавтор исследования, физик из Университета Райса Фрэнк Ґьортс.
Его результаты опубликованы в Nature . Свой вклад в него сделали более 500 ученых, работающих в рамках эксперимента STAR (аббревиатура от Solenoid Tracker) на Релятивистском ускорителе тяжелых ионов (RHIC) в Национальной лаборатории Брукхейвен (США).
Суть эксперимента заключалась в вычислении двух параметров антипротонов - длины рассеяния и эффективной расстояния. Длина рассеяния - это мера того, как частицы отклоняются от курса, двигаясь от источника к мишени. Их пути становятся видны как трехмерные ионизированные следы в камере, заполненной газом, которые фиксирует устройство STAR.
Эффективное расстояние - это минимальное расстояние между частицами, на которые они могут взаимодействовать между собой. Обе величины измеряют в фемтометра. Фемтометр - это одна миллионная нанометра. Нанометр, в свою очередь, - это миллиардная доля метра.
По результатам исследования оказалось, что длина рассеяния антипротонов составляла примерно 7,41 фемтометров, а эффективная была 2,41 фемтометра. Эти величины аналогичные протонам.
«Такой результат не стал для нас сюрпризом. - Сказал Син, который исследует в своей диссертации экзотические системы, называемые мюонными атомам. - Взаимодействие между нуклонами исследуют уже десятилетиями. Все это время предполагали, что силы притяжения между античастицами такие же, как между частицами. Мы же впервые смогли эти силы квантифицировать. Все данные были собраны в 2011 г.. С 500 млн. событий столкновения между тяжелыми ионами золота».
На коллайдерах, таких как RHIC, можно создать антиматерию в незначительных количествах. Коллайдер ускоряет ядра тяжелых атомов до скорости, близкой к скорости света, и ударяет их между собой. В результате этого процесса образуются частицы, античастицы и экзотическая вещество - кварки, мюоны и плазма.
Как объясняет Фрэнк Ґьортс, «это исследование не дает ответа на большую научную проблему, но точно отменяет одну опцию, которая могла повести ученых по ложному пути».
Речь идет об экспериментальном подтверждении гипотезы, что сила притяжения между антипротонами такая же, как и между протонами.
Антипротоны имеют такую же массу, как и протоны, но их заряд и спин противоположные по значению. Материя и антиматерия образовались в момент Большого взрыва в одинаковом количестве. Во время контакта между собой они взаимно антогонируют.
То, чем сегодня звезды, галактики, планеты и вся видимая вещество состоит исключительно из материи, а антиматерии в природе существует мизерное количество, составляет одну из самых больших проблем современной науки (барионное асимметрия Вселенной).
«Самая распространенная гипотеза заключалась в том, что антиматерия имеет меньшую силу притяжения, чем материя. Именно поэтому с материи сформировались звезды и планеты, а антиматерия рассеялась в отдельных атомах. Теперь от этой гипотезы, очевидно, придется отказаться», - говорит соавтор исследования, физик из Университета Райса Фрэнк Ґьортс.
Его результаты опубликованы в Nature . Свой вклад в него сделали более 500 ученых, работающих в рамках эксперимента STAR (аббревиатура от Solenoid Tracker) на Релятивистском ускорителе тяжелых ионов (RHIC) в Национальной лаборатории Брукхейвен (США).
Суть эксперимента заключалась в вычислении двух параметров антипротонов - длины рассеяния и эффективной расстояния. Длина рассеяния - это мера того, как частицы отклоняются от курса, двигаясь от источника к мишени. Их пути становятся видны как трехмерные ионизированные следы в камере, заполненной газом, которые фиксирует устройство STAR.
Эффективное расстояние - это минимальное расстояние между частицами, на которые они могут взаимодействовать между собой. Обе величины измеряют в фемтометра. Фемтометр - это одна миллионная нанометра. Нанометр, в свою очередь, - это миллиардная доля метра.
По результатам исследования оказалось, что длина рассеяния антипротонов составляла примерно 7,41 фемтометров, а эффективная была 2,41 фемтометра. Эти величины аналогичные протонам.
«Такой результат не стал для нас сюрпризом. - Сказал Син, который исследует в своей диссертации экзотические системы, называемые мюонными атомам. - Взаимодействие между нуклонами исследуют уже десятилетиями. Все это время предполагали, что силы притяжения между античастицами такие же, как между частицами. Мы же впервые смогли эти силы квантифицировать. Все данные были собраны в 2011 г.. С 500 млн. событий столкновения между тяжелыми ионами золота».
На коллайдерах, таких как RHIC, можно создать антиматерию в незначительных количествах. Коллайдер ускоряет ядра тяжелых атомов до скорости, близкой к скорости света, и ударяет их между собой. В результате этого процесса образуются частицы, античастицы и экзотическая вещество - кварки, мюоны и плазма.
Как объясняет Фрэнк Ґьортс, «это исследование не дает ответа на большую научную проблему, но точно отменяет одну опцию, которая могла повести ученых по ложному пути».