Группа европейских физиков обнаружила неожиданное сужение ширины спектральных линий антипротонного гелия, то есть экзотического атома, состоящего из электрона, антипротона и ядра гелия, погруженного в сверхтекучий гелий. Эффект потребует учета коллективных эффектов на ширины линий, а также открывает дорогу к спектроскопическому исследованию других экзотических атомов.

Исследование опубликовано в Nature.

Одной из главных нерешенных проблем физики по сей день остается асимметрия материи и антиматерии во Вселенной. Ее можно было бы объяснить различием их физических свойств. Физики активно ищут эти различия во множестве разнообразных экспериментов, с каждым десятилетием увеличивая точность и накладывая на них все более строгие ограничения (подробнее про антиматерию читайте в материале «С точностью до наоборот»).

Важным инструментом на этом пути стала прецизионная атомная спектроскопия. Ее преимуществами оказались высокий технический уровень эксперимента и проработанность теории, которая позволяет делать очень точные предсказания. Мы уже рассказывали, как таким образом физики проверяли отличие антиводорода от обычного водорода. В антиводороде и протон, и электрон заменены на свои собственные античастицы: антипротон и позитрон.

Возможно, однако и гибридная ситуация, когда в состав атома входят как частицы, так и античастицы. Примером такого атома стал антипротонный гелий — экзотический атом, представляющий собой нейтральный атом гелия, в котором один из электронов заменен на антипротон.

В оптических спектрах таких атомов также ищут нарушения симметрии. Ключевыми параметрами при этом выступают ширины спектральных линий, от которых зависит точность эксперимента. Их уширяет практически все, с чем взаимодействуют атомы, в том числе и столкновения друг с другом. Из-за этого ученые стараются проводить такие эксперименты в максимально разреженной среде.

Тем удивительнее оказался результат эксперимента, придуманного Масаки Хори (Masaki Hori) из Института квантовой оптики общества Макса Планка и проделанного им вместе с коллегами из Германии, Италии и Швейцарии.