Ученые из Европейской организации ядерных исследований CERN провели первые в истории измерения характеристик атома антивещества. Хотя эти измерения не слишком точны, они являются первым шагом к подробному и тщательному изучению свойств антивещества. Эти знания станут ключом, с помощью которого будет найден ответ на вопрос, почему окружающая нас Вселенная состоит из обычного вещества, а не антивещества.
Большинство известных ученым элементарных частиц имеют соответствующие им античастицы, частицы с такой же массой и противоположным зарядом. Когда частица встречается со своим антиподом, они взаимно уничтожаются, становясь чистой энергией. Ученые считают, что в момент формирования Вселенной, приблизительно 13.7 миллиардов лет назад, в результате Большого взрыва было сформировано одинаковое количество материи и антиматерии. Немного позже большая часть вещества и антивещества взаимно уничтожили друг друга, оставив при этом небольшой остаток обычной материи, из которой впоследствии сформировались звезды и галактики, существующие по сей день.
Некоторое время назад мы рассказывали о том, что ученые из Женевской лаборатории CERN преуспели в том, что бы с помощью магнитных полей поймать в ловушку и удержать там какое-то время атомы антиводорода. Атом антиводорода является антиподом атома обычного водорода, самого простого атома среди известных элементов. Атом водорода содержит один нейтрон, протон и электрон, а атом антиводорода состоит из антипротона и позитрона (анти-электрона).
Проводя дальнейшие исследования, ученым, управляя вращением атома, удалось заставить атом антиводорода излучать свет определенной частоты в микроволновом диапазоне. При этом изменяется магнитная ориентация частицы и магнитная ловушка, удерживающая антивещество, перестает работать. Антиатом свободно покидает область ловушки и сталкивается со стенками, состоящими из обычной материи. В момент аннигиляции, когда атом антивещества и вещества взаимно уничтожаются, создается «подпись» из гамма-излучения, которую ученые-физики в состоянии обнаружить и измерить.
Проведенные эксперименты доказывают, что свойства антиатома можно изменять так же, как и свойства обычного атома с помощью облучения его светом. Эти эксперименты — первый шаг к применению метода спектроскопии к атомам антивещества. «Нам удалось сделать некоторые измерения» — рассказывает Джеффри Хэнгст (Jeffrey Hangst), ученый, работающий в рамках эксперимента CERN ALPHA. — «К сожалению, точность сделанных измерений не может конкурировать с точностью измерений на обычной материи. Но эти измерения — единственные, которые делались когда-либо на атомах антивещества».
Стандартная модель физики элементарных частиц предсказывает, что спектр водорода и антиводорода должен быть идентичен. Для того, чтобы сравнить спектры и подтвердить истинность Стандартной модели, ученые должны будут измерить спектр антиводорода более точно. «Нам удалось реализовать спектрографические измерения характеристик антивещества» — рассказывает Хэнгст в интервью издательству LiveScience. — «Осталось только сделать нашу методику измерений более точной. Нам известно, что мы еще не знаем многого об антивеществе, и из-за этого мы еще не в состоянии объяснить то, что с ним произошло после Большого взрыва».
