Учені CERN вперше виміряли прояви певних квантових ефектів в антиматерії

Mar 09 8:00 2020 Друк цієї статті

Точно такі ж квантові ефекти, як відомо, існують у звичайній матерії, і їх детальне вивчення могло вказати вченим на відмінності між властивостями звичайної матерії і антиматерії. Однак, отримані вченими експериментальні значення добре узгоджуються з теоретичними передбаченнями прояву цих ефектів в нормальному водні, що прокладає шлях до більш точним подібним вимірам і вимірами значень інших фундаментальних величин.

"Виявлення відмінностей між матерією і антиматерией потрясло б основи Стандартної Моделі фізики елементарних частинок" - розповідає Джеффрі Хэнгст (Jeffrey Hangst), вчений з експерименту ALPHA, - "Ми дуже раді, що проведені нами виміру, зокрема, вимірювання Лэмбовского зсуву (Lamb shift), повністю вписалися в існуючу теорію і не призвели до чергової революції в області фундаментальної фізики".

Вчені експерименту ALPHA буквально створюють атоми антиводню, об'єднуючи антипротоны з позитронами (антиэлектронами). Антипротоны виробляються установкою під назвою Антипротонний Сповільнювач (Antiproton Decelerator), а позитрони виробляються на іншому прискорювачі CERN. "Змішуючи" близько 90 тисяч антипротонів і 3 мільйонів позитронів при температурі половину градуса вище абсолютного нуля, вчені отримують лише 30 атомів антиводню, які захоплюються і утримуються в магнітній пастці в умовах надглибокого вакууму. Збираючи антиводень протягом двох годин, вченим вдається накопичити в пастці близько 500 атомів антиматерії.

Після цього хмару атомів антиводню освітлюється світлом лазера, і виробляються спектральні вимірювання світла, переизлучаемого антиматерией. Це дозволяє визначити і виміряти прояви відомих квантових ефектів, таких як мікроструктура і Лэмбовский зрушення, які відповідають відмінностям між енергетичними рівнями атома. Відзначимо, що дані вимірювання відносно атомів антиматерії були зроблені вперше в історії науки в рамках даного експерименту. Більш того, точно такий же спосіб був використаний науковцями трохи раніше для вимірювання інших квантових ефектів в антиводороде, таких, як альфа-лінії Лаймана.

У подальших експериментах учені CERN планують отримати ще більшу кількість атомів антиводню і охолодити його до ще більш низької температури за допомогою нових методів лазерного охолодження. Це, в свою чергу, дозволить досліджувати антиречовину і виміряти його властивості з безпрецедентно високою точністю, яка дасть можливість виявити навіть найменші відмінності між матерією і антиматерией, в яких може міститися інформація та підказки щодо деяких фундаментальних питань, що стоять перед сучасною фізикою.