Предложен новый метод измерения воздействия гравитации на антиматерию

Теория барионной асимметрии гласит, что вещества во Вселенной намного больше, чем антивещества, однако не объясняет, почему

(иллюстрация Chukman So).

Антиводород, которые собираются использовать в своём эксперименте физики из Калифорнии, состоит из одного антипротона и позитрона (антиэлектрона)

(иллюстрация NSF/Wikimedia Commons).

Эксперимент ALPHA в CERN в прошлом году помог определить, сколько времени движется антиводород до края магнитной ловушки после её отключения. Различий с поведением атома водородом обнаружено не было

(фото CERN).

Согласно теории барионной асимметрии, обычного вещества во Вселенной значительно больше, чем антивещества. Из-за малых количеств антиматерию трудно обнаружить и изучить, и потому физикам до сих пор неизвестны все её свойства.

К примеру, реакция частиц антивещества на гравитацию по-прежнему не изучена до конца. Казалось бы, достаточно всего лишь "подбросить" в воздух некоторое количество антиматерии и посмотреть, упадёт оно, поплывёт ли вверх или же замрёт на месте. Тем не менее, таких экспериментов не ставится по двум причинам.

Первая причина заключается в том, что антиматерия крайне редка в природе и собрать достаточное её количество, чтобы проследить за падением, не представляется возможным. Вторая причина — это соображения экономии: известно, что антиматерия аннигилирует при контакте с обычным веществом, поэтому её трудно собирать, хранить и проводить над ней эксперименты.

Антиводород, которые собираются использовать в своём эксперименте физики из Калифорнии, состоит из одного антипротона и позитрона (антиэлектрона)

Команда физиков из университета Калифорнии в Беркли недавно сообщила, что их новый метод поможет преодолеть обе вышеперечисленные проблемы и позволит определить реакцию атомов антивещества на гравитационное воздействие.

Идея заключается в использовании атомов антиводорода, подобных тем, что производятся в ЦЕРНе со скоростью один атом за 15 минут. Частицы охладят до одного градуса выше абсолютного нуля и загонят в интерферометр при помощи лазеров. Из-за экстремально низких температур поведение атомов антиматерии изменится, и они будут больше напоминать волны, чем отдельные частицы. Определив, как волны взаимодействуют друг с другом, можно будет понять, как на них действует гравитация.

Физики также предположили, что из-за слишком малого количества атомов антиводорода в эксперименте, было бы разумнее использовать магниты для загона частиц в интерферометр: таким образом каждый атом можно будет измерить по несколько раз, а не группу атомов, но один раз.

Эксперимент ALPHA в CERN в прошлом году помог определить, сколько времени движется антиводород до края магнитной ловушки после её отключения. Различий с поведением атома водородом обнаружено не было
(фото CERN).

Пока что эта технология находится на стадии расчётов, ведь на её осуществление потребуется много средств (демонстрационную установку возведут в Беркли, она будет работать с обычным водородом). Авторы исследования отмечают в своей статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, что таким образом точность влияния гравитации на антиматерию может быть измерена до 1%, при этом показатель возрастёт в 10 тысяч раз после последующих корректировок эксперимента.

Важность получения этой информация обусловлена сразу двумя аспектами. Во-первых, учёным необходимо расширить свои знания о природе антивещества, в частности отличие в его поведении в сравнении с веществом. Впоследствии эта информация поможет разгадать парадокс преобладания обычной материи над антиматерией. А во-вторых, этот эксперимент поможет узнать больше и о самой гравитации и, возможно, однажды приоткроет её квантовую природу, если таковая существует.

Также по теме:
Физики создали миниатюрную установку, выдающую антиматерию
Ученые-физики удерживали антиматерию рекордные 16 минут
Ученым впервые удалось удержать атомы антиматерии
Учёные готовят эксперимент по взвешиванию антивещества
Физики создали миниатюрную установку, выдающую антиматерию
Взрывающиеся звeзды доказали неизменность гравитации Ньютона во времени
Физики раскрыли секрет бус, опровергнувших гравитацию