Исследователи из японского института RIKEN, совместно с учеными университета Майнца, GSI Дармштадт и Института физики Макса Планка, произвели эксперимент, в ходе которого было сделано самое точное на сегодняшний день прямое измерение магнитного момента протона. Этот эксперимент является частью серии экспериментов, целью которых является разгадка одной из самых главных физических загадок Вселенной на сегодняшний день и которая заключается в ответе на вопрос, почему Вселенная существует именно в том виде, в котором мы ее видим вокруг себя?

Считается, что Большой Взрыв, произошедший более 13 миллиардов лет назад, породил одинаковое количество материи и антиматерии, которые взаимно уничтожаются при контакте друг с другом. Однако, в окружающей нас Вселенной наблюдается только обычная материя и нет следов присутствия скоплений антиматерии.

В поисках ответа на столь явное несоответствие работа ведется с многих направлений, и одним из перспективных направлений считается сравнение магнитных моментов частиц обычного вещества и антивещества. Если учеными будет обнаружено несоответствие магнитных моментов, это сможет послужить объяснением наблюдаемой асимметрии вещества-антивещества. Но для того, чтобы сделать однозначные выводы ученым требуется произвести измерения магнитным моментов основных частиц с беспрецедентным уровнем точности.

Для измерения магнитного момента протона исследователи использовали единственный протон, удерживаемый в объеме ловушки Пеннинга. Огромная точность измерений была получена учеными за счет использования метода спектроскопии и сверхстабильного квантового генератора, мазера.

«До этого значение магнитного момента протона было нам известно с относительной точностью 10 миллиардных частей. При помощи спектроскопии, квантового генератора нового поколения и сложных алгоритмов статистической обработки нам удалось измерить искомое значение с точностью в 3 миллиардных части, что в три раза превышает точность предыдущего значения» – пишет Андреас Моозер (Andreas Mooser), один из ведущих ученых данного проекта.

Разработанный учеными метод прямого измерения магнитного момента частицы в ловушке Пеннинга может быть использован для измерения магнитного момента антипода протона – антипротона, значение которого известно на сегодняшний день с точностью четырех миллионных частей.

«Новый метод позволит нам измерить магнитный момент антипротона, увеличив точность измерения минимум в тысячу раз. И, толь имея на руках полученные высокоточные данные, мы с уверенностью сможем судить о симметрии или асимметрии вещества-антивещества».