Антиводород впервые окажется под микроскопом
Ученые ожидают, что антиводород будет иметь те же свойства, что и водород, но после 80 лет догадок и гипотез действительное тестирование стало возможным провести только сейчас.
В статье, опубликованной в журнале «Nature», ученые показывают первые «спектры» «пойманного в ловушку» антиводорода, демонстрирующие энергию, требуемую для изменения спинов ее позитронов.
Дальнейшие эксперименты покажут, является ли антиводород фактически таким же, как водород.
У каждой частицы есть античастица, которая идентична частице во всех отношениях, за исключением того, что она имеет противоположный заряд. У отрицательно заряженного электрона есть позитрон, у протона есть антипротон и т. д.
Вместе антипротон и позитрон формируют самый простой антиатом - антиводород.
Как только антиатом формируется, он должен быть сохранен (или удержан) отдельно от нормального вещества. Когда частица и ее античастица встречаются, они уничтожают друг друга, превращаясь в энергию, этот процесс называется аннигиляцией.
И здесь начинается самое интересное и самое загадочное об антивеществе. Когда сформировалась Вселенная, должно было образоваться равное количество вещества и антивещества, но если так и произошло, то они должны были уничтожить друг друга.
Недавнее исследование предполагает, что есть очень тонкие грани в поведении антивещества, и ученые в своем исследовании антиводорода полагают, что их работа может помочь понять, как это все работает.
«Я не знаю, какая польза обществу от нашей работы, но для нас это – самое важное, что мы сделали в жизни», - говорит Джеффри Ханст, Альфа-эксперимент, ЦЕРН (фото bbc.co.uk)
Магнитные моменты
Попытка «поймать» атом антиводорода впервые увенчалась успехом в Антиводородном лазерном аппарате («Альфа») – этот эксперимент проводился в ЦЕРНе, европейском центре физики на франко-швейцарской границе, который также является родиной Большого адронного коллайдера.
В 2010 году команда «Альфа» сообщила в «Природе», что удалось «поймать» 38 атомов за секунду, в 2011 году ученые сообщили, что получилось удержать 309 атомов антиводорода в течение 1000 секунд.
Усовершенствовав свои методы, команда теперь пошла дальше и начала анализировать антиатомы.
«С самого начала это было целью нашей программы», - объяснил Джеффри Хангст, ученый из команды «Альфа».
«Больше чем 20 лет исследований вели нас к этому пункту, где мы точно сможем увидеть, совпадают ли атомы антивещества с атомами вещества. И сегодня, наконец, стало возможным это сделать», - сказал он BBC News.
Уловка была в том, чтобы использовать «магнитный момент» антиатомов - состояние, которое предполагает, что они будут вести себя приблизительно как крошечные стержневые магниты.
Применяя импульс микроволновой энергии, команда смогла заставить атомы «выпрыгнуть» из магнитной «клетки» в процессе, который очень похож на то, что происходит с атомами в теле во время просмотра МРТ.
«Когда это происходит, атом начинает сталкиваться с частицами нормальной материи и уничтожается», - объяснил доктор Хангст.
Исследование дало команде точную информацию о том, сколько энергии требуется, чтобы достигнуть того «прыжка», но это - только первый шаг в том, что станет длительной программой исследования антиводорода. Ученые могут зарегистрировать некоторые свойства атома антиводорода, пока он не аннигилировал.
Пока команда «Альфа», чье исследование было недавно включено в проект CernPeople, удовлетворена тем, что сделала первое измерение свойств антиатома.
Комментарии читателей