Антиводород из “магнитной бутылки”
В ЦЕРНе получено антивещество: 38 атомов антиводорода просуществовали без малого две десятых доли секунды.
Антиводород получали и раньше, но при контакте с обычной материей антивещество мгновенно исчезает – аннигилирует. Сейчас в эксперименте ALPHA (Antihydrogen Laser PHysics Apparatus) достигнута рекордная для антиводорода продолжительность жизни – 172 миллисекунды.
У каждой частицы – протона, электрона, нейтрона и целого ряда более экзотических – есть «зеркальный» двойник: античастица. Античастицей электрона, например, является позитрон, который имеет не отрицательный, а положительный заряд. Одна из главных загадок природы – почему наш мир состоит практически целиком из материи, а не из антиматерии: с точки зрения законов физики между ними нет разницы, а при рождении Вселенной, предположительно, та и другая возникли в одинаковом количестве. В теоретической физике есть гипотеза о том, что при инверсии заряда и четности элементарных частиц, то есть, замене материи на антиматерию, время потечет в обратном направлении. Физики надеются использовать антиводород, чтобы проверить эту гипотезу, а также исследовать гравитационные свойства антиматерии.
Получать позитроны и антипротоны сегодня лабораторная рутина, но собирать антиматерию из частиц в атомы – задача гораздо более тонкая. Удержать их можно только в магнитном поле особой конфигурации. Обычно магнитные ловушки используют для заряженных частиц, например ионов. Однако атомы антиводорода, как и атомы обычного водорода электрически не заряжены.
“Атомы нейтральны, у них нет электрического заряда, но они имеют слабые магнитные свойства, - объясняет Джефф Хангст из университета Аарус в Дании, один из координаторов коллаборации ALPHA . - Вообразите крошечные стрелки компаса, которыми можно управлять помощью сильного магнитного поля. Мы создаем мощную «магнитную бутылку» вокруг той области, в которой должен образоваться антиводород, и, если атомы двигаются не слишком быстро, то оказываются в ловушке».
Автор идеи «магнитной ловушки» в форме бутылки - профессор Джеральд Габриэльс из Гарвардского университета; он возглавлял одну из двух групп, независимо получивших антиводород в 2002 году.
Участники эксперимента доказали, что среди 10 миллионов антипротонов и 700 миллионов позитронов образовались 38 стабильных атомов антиводорода. Теперь исследователи собираются увеличить количество и продолжительность жизни атомов антиводорода, чтобы изучить их детальнее. По словам профессора Хангста, «хотелось бы увидеть, существует ли между веществом и антивеществом какое-то различие, которого мы пока не понимаем. Это различие может иметь фундаментальную природу, например быть связанным с очень высокими энергиями, которые характерны для момента возникновения Вселенной”.
