Результаты, полученные в ходе эксперимента ALPHA в Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN), отражают важный этап в истории изучения свойств антиматерии. Согласно общей теории относительности Альберта Эйнштейна, точнее, современной теории гравитации, антиматерия и материя должны падать на Землю одинаковым образом. Но о существовании каких-либо дальнодействующих сил, кроме гравитации, способных повлиять на свободное падение антиматерии, физики до сих пор ничего не знали. В статье, которую опубликовала в Nature коллаборация, занимающаяся в CERN антиматерией, показано, что в пределах погрешности эксперимента атомы антиводорода, то есть позитрона, вращающегося вокруг антипротона, падают на Землю точно так же, как их эквиваленты, представляющие обычную материю.
«Это первый эксперимент, в котором непосредственно наблюдалось влияние гравитации на движение антиматерии, по-прежнему озадачивающей нас своим кажущимся отсутствием во Вселенной», — отмечает Джеффри Хэнгст из коллаборации ALPHA.
Атомы антиводорода — электрически нейтральные и стабильные частицы антиматерии, что делает их идеальными системами для изучения гравитационного поведения антиматерии.
Коллаборация ALPHA создает атомы антиводорода из отрицательно заряженных антипротонов, производимых и замедляемых в накопителях ELENA (Extra Low ENergy Antiproton ring) и AD (Antiproton Decelerator), соединяя их с положительно заряженными позитронами, которые естественным образом излучает источник натрия-22. Полученные нейтральные частицы антиматерии заключают в магнитную ловушку, которая препятствует их взаимодействию с материей и последующей аннигиляции.
Для изучения влияния гравитации на антиматерию в CERN создали вертикальный аппарат ALPHA-g, позволяющий измерять вертикальные позиции, в которых атомы антиводорода аннигилируют с обычной материей, когда магнитное поле ловушки отключается, высвобождая атомы. Компьютерное моделирование установки ALPHA-g показывало, что для обычного вещества операция по высвобождению атомов приведет к выходу около 20% их количества через верхнюю часть ловушки и 80% через нижнюю. Разница обусловлена нисходящей силой гравитации. Семь экспериментов с группами по 100 атомов антиводорода, высвобождаемых в течение 20 секунд, привели к результатам, которые совпали с результатами моделирования.
Марина АСТВАЦАТУРЯН
Нет комментариев