Мустафа Ахмади (Mostafa Ahmadi) и другие исследователи Европейской лаборатории физики элементарных частиц (CERN, Швейцария) применили ультрафиолетовое излучение к антиводороду — антивеществу-«противнику» водорода. Ученые измеряли частоту света, необходимую для того, чтобы привести в движение позитрон (антиэлектрон) — с самого минимального уровня до перехода на следующий уровень — и не обнаружили никаких расхождений с соответствующим переходом энергии в обычном водороде. О результатах исследований рассказывает Nature.
Недостаток информации по-прежнему подогревает интерес исследователей, которые занимаются спектроскопией антивещества вот уже несколько десятилетий. Есть надежда на то, что этот подход может добавить новые страницы к теории фундаментальной симметрии известных законов физики (CPT).
Она гласит, что уровни энергии в материи и антиматерии должны быть одинаковыми. Даже малейшее нарушение этого правила потребует серьезного переосмысления стандартной модели физики элементарных частиц.
Изучение антиматерии крайне сложно, так как она исчезает всякий раз, когда вступает в контакт с обычной материей. В 2010 г. исследователи CERN придумали, как «поймать» антиводород в магнитную ловушку и с тех пор изучают его взаимодействие со светом.
Каждые 15 минут или около того исследовательская группа ALPHA может производить около 25 тыс. атомов этого антивещества. Для этого физики объединяют позитроны, испускаемые радиоактивным веществом, с антипротонами, порождаемыми ускорителем элементарных частиц, а затем замедляют и охлаждают их.
Большинство из этих атомов слишком «горячи» и двигаются с огромной скоростью, что затрудняет спектроскопические исследования. Поэтому ученые начали разрабатывать методику отбора наиболее медленных из них — с наименьшей энергией. Для совершенствования этой техники потребовались годы.
Наконец исследователи нашли нужную частоту излучения, под воздействием которого атомы антиводорода будут действовать точно так же, как и атомы обычного водорода. Авторы исследования пишут, что погрешность их расчетов составляет всего 2 на 10 млн случаев.
В дальнейшем ученые планируют исследовать взаимодействие антиводорода с большим диапазоном лазерных энергий. Это может обеспечить более строгую проверку симметричности вещества и антивещества.
Многие теории, такие, например, как теория струн — которые находятся за пределами стандартной модели, объединяющей силу притяжения с тремя другими фундаментальными силами субатомной физики. Так что не совсем понятно, описывает ли CPT истинную симметрию природы.
Два других проекта ЦЕРН — ATRAP и ASACUSA — конкурировали с ALPHA в спектроскопии антиматерии.
Ранее портал Научная Россия рассказывал о том, что российские физики участвовали в создании детектора очарованных частиц для CERN.
