Атомы антиводорода удалось удержать в магнитной ловушке в течение десятой доли секунды - Гранит науки - 2010-11-23

Атомы антиводорода удалось удержать в магнитной ловушке в течение десятой доли секунды – это достижение ученых Европейской Организации Ядерных Исследований (CERN) под Женевой, в Швейцарии, открывает перспективу экспериментов с антиматерией.

Антиводород – аналог или эквивалент атома водорода в антиматериальном мире. Предполагается, что этот мир куда-то скрылся около 14 миллиардов лет назад сразу после возникновения нашей Вселенной при Большом Взрыве. Существование антиматерии было предсказано Полом Дираком (Paul Dirac) в 1931 году как вещество, чья структура аналогична структуре нормального вещества, но частицы которого имеют противоположный «нормальным» частицам заряд. Встреча частиц материи и антиматерии приводит к аннигиляции, при которой их масса превращается в энергию. В 1950-х работающие в Калифорнийском университете Беркли (University of California, Berkeley) физики Эмилио Сегре (Emilio Segre) и Оуэн Чемберлен (Owen Chamberlain) создали на ускорителе Беватрон Национальной Лаборатории Лоуренса Беркли (в то время Lawrence Radiation Laboratory) антипротоны, а в 1959 году, после подтверждения результатов этих экспериментов, им была присуждена Нобелевская премия по физике. В 1995 году в ЦЕРНе был синтезирован атом антиводорода, состоящий из позитрона и антипротона. В 2002 году были получены атомы антиводорода в значительном количестве, это были атомы с низкой энергией, т.н. холодный антиводород, который удерживался относительно продолжительное время. В статье, которую Nature (18 November, 2010) опубликовал на прошлой неделе, сообщается об удержании 38 атомов антиводорода с помощью магнитной ловушки в течение 0.1 - 0.2 секунды. Это сделано в ЦЕРНе в ходе эксперимента под названием ALPHA (Antihydrogen Laser Physics Apparatus).

По словам одного из руководителей международного эксперимента Джоэля Фейдженса (Joel Fajans) из Беркли (University of California, Berkeley), ученые «подошли вплотную к изучению новой физики». Грядут первые эксперименты по проверке СРТ-симметрии. Эта симметрия, или как ее еще называют СРТ – инвариантность – фундаментальная симметрия физических законов при преобразованиях, предполагающих одновременное обращение заряда, четности и времени. Дело в том, что изначальная Вселенная считается симметричной, в самые первые мгновения ее существования в ней было одинаковое количество материи и антиматерии, но после первых микросекунд произошел сдвиг в сторону обычной материи, симметрия нарушилась, и поэтому, в частности, время не имеет обратного хода. Для изучения этих явлений необходимо некоторое ощутимое количество антиматерии. Поймать в магнитную ловушку атомы, не имеющие электрического заряда – а таковыми являются атомы антиводрода - нелегко. Для этого физики использовали так называемое магнитное зеркало – резкое усиление магнитного поля, которое придает незаряженным атомам некий магнитный момент, оно отбрасывает их обратно к центру ловушки. Но для этого частицы - участницы реакции должны быть очень холодными. В эксперименте ALPHA облако из 30 тысяч протонов охлаждали до 200 градусов Кельвина, облако из 2 миллионов позитронов до 40 градусов Кельвина. В августе-сентябре этого года было проведено 335 циклов инжекции антипротонов в позитронное облако, в результате получилось 38 атомов антиводорода.