Исследователи считают, что это поможет изучить свойства антиматерии и приблизиться к разгадке тайны почти полного ее отсутствия в наблюдаемой Вселенной.
«Ранее мы продемонстрировали удержание атомов антиводорода… в течение 172 миллисекунд… Здесь мы сообщаем о наблюдении удержания антиводорода в течение 1000 секунд, что на четыре порядка больше прежнего результата», – говорится в статье.
Неуловимая антиматерия
Антиматерия устроена так же, как обычная, но состоит из античастиц: роль электронов в ее атомах играют положительно заряженные позитроны, роль протонов – отрицательные антипротоны, а нейтронов – антинейтроны (не имеющие заряда, как и нейтрон, но с обратным магнитным моментом). После Большого взрыва во Вселенной должно было возникнуть равное количество материи и антиматерии, но последняя по неизвестным причинам исчезла, и в природе наблюдаются только отдельные античастицы, в основном позитроны.
Первые античастицы – позитроны – были открыты в 1930-х годах, в 1955 году удалось получить антипротон. Однако попытки «собрать» их в атом антиводорода не удавались до в середины 1990-х годов, когда в Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) были получены первые десять атомов антиводорода в результате взаимодействия пучков антипротонов и позитронов в ускорителе LEAR. Однако сразу после возникновения атомы антивещества исчезали в результате аннигиляции с обычным веществом.
Поисками антиматерии займется разработанный при участии физиков ЦЕРНа прибор AMS (магнитный альфа-спектрометр), который отправится в космос в конце апреля на борту шаттла «Индевор».
Хитрая ловушка
Удерживать нейтральные атомы антивещества значительно сложнее, чем отдельные частицы, поскольку они не обладают электрическим зарядом и их нельзя «схватить» электромагнитным полем. Однако коллаборация (научный коллектив) ALPHA (Antihydrogen Laser PHysics Apparatus) в ЦЕРНе изобрела способ получать и сохранять «холодные» атомы антиводорода.
Для получения антиводорода используется поток антипротонов с ускорителя AD (antiproton decelerator), который тормозится и охлаждается, а затем смешивается с облаком позитронов. За секунду такого взаимодействия рождается около 6 тысяч атомов антиводорода, но большая их часть аннигилирует при соприкосновении со стенками камеры.
Авторы исследования ранее разработали специальное устройство-ловушку, внутри которого создается очень мощное и сложное по конфигурации магнитное поле, которое не дает атомам антиводорода повстречаться с обычной материей и аннигилировать. Ловушка позволяла удерживать атомы антиводорода в течение примерно одной десятой доли секунды – это достаточно долгий срок, чтобы исследовать свойства антиматерии, например, получить ее спектр.
На сей раз физикам удалось удержать антиводород в течение 16 минут 40 секунд. Такое достижение открывает путь для полноценных исследований антиматерии и поиска ее отличий от обычной материи. А это в свою очередь поможет физикам понять, в чем же состоит загадочная «уязвимость» антиматерии, которая привела к ее исчезновению.
