Физики установили новый рекорд по замедлению антиматерии
В зеркальной Вселенной, где время движется в обратном направлении, замена материи на антиматерию должно просто воспроизвести реальность, с которой мы все знакомы. Наша Вселенная и Зеркальная Вселенная из причудливого антивещества выглядели бы одинаково.
Но что, если это не происходит? Каким бы маловероятным такой сценарий не был в современной физике, такая возможность может открыть для исследователей совершенно новые возможности.
К сожалению, антиматерию изучать не так-то просто. Она может исчезнуть во всплеске гамма-лучей, когда встречается с обычной материей, и даже если вы собираете достаточное количество для исследований, она перемещается с головокружительной скоростью.
Для некоторых исследований это не большая проблема. Но если вы хотите, скажем, измерить влияние гравитации на ее крошечные частицы, она действительно должна оставаться неподвижной.
Эксперимент ALPHA в Европейской организации ядерных исследований (CERN) уже несколько лет работает над тем, чтобы притормозить частицы антиматерии с помощью применения тщательно настроенных лазеров.
Эти эксперименты, наконец, принесли свои плоды, ученые успешно замедлили скорость антиводородных частиц (аналог водорода, самого легкого из всех элементов) от скорости гонщика Формулы-1 до скорости автомобиля, едущего по пригородной улице.
Нам уже удалось практически полностью остановить обычную материю, смешивая и сочетая различные методы, которые направляют энергию из ее непосредственного окружения. Замедление антиматерии — более сложная задача, требующая методов, которые не включают в себя его столкновение с частицами материи, поскольку это привело бы к его немедленному распаду на вспышку излучения.
Технология замедлителей уже смогла замедлить целые атомы антиматерии с почти световой скорости до чего-то более управляемого в последние десятилетия. Этого достаточно, чтобы позволить физикам провести хотя бы несколько тестов, например, разобрать спектр антиводорода.
Пока результаты исследований показали, что водород и антиводород более или менее идентичны, за исключением обратных зарядов. Что на самом деле немного разочаровывает – любые различия могут объяснить нам, почему одна форма материи доминирует над другой, создав Вселенную, которую мы все знаем и любим.
Тем не менее, есть небольшая вероятность, что, несмотря на одинаковые массы, гравитация может влиять на материю немного больше, чем на антиматерию. Или, возможно, какая-то другая сила имеет скрытое влияние на антиматерию, о чем мы еще не догадываемся.
Чтобы получить точную оценку этих вещей, нам нужно еще больше замедлить антивещество: процесс ALPHA замедляет антиатомы, забрасывая их фотонами таким образом, чтобы они случайно не возбуждались одновременно.
Как и обычные атомы водорода, атомы антиводорода могут поглощать и рассеивать фотоны, теряя или увеличивая импульс. Этот эффект возникает только в том случае, если свет имеет правильную частоту. Слишком высокие или слишком низкие световые волны пройдут мимо.
Исследователи настроили лазеры, чтобы учесть скорость движения антиводорода к источнику, обеспечивая идеальную частоту фотонов при встрече. После десятка столкновений частица, движущаяся со скоростью около 300 километров в час, замедлилась до менее 50 километров в час.
«С помощью этой техники мы можем ответить на вопросы: «Как антиматерия реагирует на гравитацию? Может ли антиматерия помочь нам понять симметрии в физике?», — говорит Такамаса Момосе, физик из Университета Британской Колумбии и один из канадских сотрудников ALPHA.
«Ответы могут коренным образом изменить понимание нашей Вселенной».
Но, возможно, только возможно, именно так мы можем заглянуть в эту зеркальную, перевернутую во времени анти-Вселенную.
Это исследование было опубликовано в журнале Nature.
Источники: Фото: (Chukman So/TRIUMF)
