Поделиться
Ученым Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) впервые удалось удержать в течение десятых долей секунды в специальной ловушке 38 атомов антиводорода. Этого времени достаточно, чтобы начать изучать строение антиматерии.
Несколько десятилетий ученые пытались поймать антивещество. Но без особого успеха. Дело в том, что при соприкосновении вещества и антивещества происходит аннигиляция, и атомы просто уничтожают друг друга. И вот в 2002 году казалось, что "анти" наконец-то попал в руки ученых. В ЦЕРНе удалось из антипротона и позитрона получить антиводород, но он существовал несколько наносекунд и исчезал. Виновата все та же аннигиляция.
Поэтому "жизнь" антивещества, продленная учеными до долей секунды, - настоящий научный прорыв. Чтобы он стал возможен, потребовались сложнейшие и очень изощренные эксперименты. В частности, были сконструированы "ловушки", в которых антивещество можно накапливать и удерживать. При этом оно не должно взаимодействовать со стенками ловушки, где содержится обычная материя. Иначе аннигиляция неминуема. Выход был найден. Вначале с помощью специальных установок энергию 10 миллионов антипротонов, летевших почти со световой скоростью, удалось снизить в десятки раз. А затем загнать их в ловушку, так называемую магнитную бутылку, где, взаимодействуя с 700 миллионами позитронов, они и породили желанный антиводород. И хотя подавляющее большинство его атомов аннигилировало, все же 38 выжило.
В чем значение эксперимента? По словам одного из его участников профессора Роба Томпсона, это достижение является научным прорывом, который поможет разгадать загадку происхождения Вселенной. Согласно современным представлениям сразу после Большого взрыва возникшая Вселенная была симметрична, в ней вещества и антивещества было поровну. И они должны были аннигилировать, полностью уничтожив друг друга. Однако почти сразу антивещество начало исчезать, вскоре его и вовсе не стало. Осталось только вещество, поэтому, кстати, наш мир и существует. Но куда же исчезло "анти"?
Этот феномен носит название барионной асимметрии Вселенной, однако до сих пор не совсем понятно, почему именно так произошло. Причину ищут, в том числе и на Большом адронном коллайдере, где воспроизводят условия, существовавшие в первые мгновения рождения Вселенной.
В 1967 году Андрей Сахаров сформулировал три условия, выполнение которых было необходимо для объяснения барионной асимметрии. Одно из них требует, чтобы в мире существовала асимметрии между материей и антиматерией по заряду и пространственным координатам. Чтобы проверить эту гипотезу, нужно изучить свойства антиматерии, посмотреть на ее спектры. А здесь и требуются атомы антиводорода, причем в достаточных количествах, живущие достаточно долго. Согласно теории относительности Эйнштейна спектры атомов вещества и антивещества должны быть идентичными. В противном случае ученым придется пересмотреть свои представления об устройстве мира.