Ученые Европейского центра ядерных исследований CERN получили 38 атомов антиводорода, которые просуществовали в течение микросекунд.

Антиводород получали и раньше, однако такие атомы мгновенно вступали с атомами обычного вещества в реакцию аннигиляции, которая приводит к полному переходу массы в энергию.

Группа исследователей опубликовала описание полученных результатов в научном журнале Nature. В их статье говорится, что способность изучения атомов антивещества позволит глубже понять фундаментальные законы физики.

Принятая сейчас «стандартная модель» физики исходит из того, что каждая элементарная частица— протон, электрон, нейтрон и множество экзотических частиц— имеют зеркальное отражение в виде античастиц.

Рис. 1. Ученые Европейского центра ядерных исследований получили 38 атомов антиводорода.

У электрона такой античастицей является позитрон, на использовании которого основан метод получения изображений путем позитронно-эмиссионной томографии.

Однако одной из величайших загадок физики является отсутствие непротиворечивого объяснения того факта, почему наша Вселенная состоит в основном из вещества, а не из антивещества; с точки зрения законов физики, в момент возникновения Вселенной должны были возникнуть равные между собой количества того и другого.

Медленные атомы

В лабораторных условиях античастицы вроде позитронов и антипротонов научились получать уже давно, однако сборка их в атомы представляет значительную трудность.

Впервые это удалось проделать двум группам ученых в 2002 году. Однако удержание атома, состоящего из антипротона и позитрона, можно достичь только путем создания вокруг него особого магнитного поля, отличного по структуре от тех электромагнитных полей, которые обычно используются для удержания нормально заряженных атомов вещества.

Атомы антиводорода сами по себе нейтральны— они не имеют заряда, но у них есть магнитные характеристики»,— объясняет физик Джефф Хангст из Университета Аархус в Дании, один из участников проекта «Альфа» по удержанию атомов антиводорода.

Рис. 2. Участники проекта «Альфа» Роб Томпсон и Макото Фудзивара.

Их можно представить себе в виде маленьких стрелок компаса, так что они могут отклоняться под воздействием магнитных полей. Мы создаем вокруг таких атомов „магнитную бутылку“, то есть ловушку, в которой мы можем удерживать в течение очень короткого времени»,— продолжает ученый.

Такие магнитные поля сложной конфигурации не в состоянии удержать атомы с высокой энергией и поэтому перед исследователями стояла задача получить атомы антиводорода, которые движутся медленно.

Им удалось показать в ходе ряда экспериментов, что среди 10 миллионов созданными ими антипротонов и 700 миллионов позитронов появились 38 устойчивых атомов антиводорода, каждый из которых просуществовал в течение 0,2 секунды. Только начало

Теперь перед физиками стоит задача получения большего числа атомов и удержания их в устойчивом состоянии в течение более длительного времени с целью более подробного их изучения.

Мы хотели бы понять, есть ли какое-либо различие, которое нам пока неизвестно, между веществом и антивеществом»,— говорит профессор Хангст.

Это различие может быть более фундаментальным, чем принято считать сейчас и связанным с тем, что происходило в первые микросекунды после Большого Взрыва»,— указывает физик.

Профессор Джеральд Габриэлси из Гарвардского университета возглавлял одну из групп, которым в 2002 году удалось получить первые атомы антиводорода. Он же предсказал тогда, что для удержания таких атомов больше всего подойдет магнитная ловушка-бутылка.

Группа физиков под его руководством идет иным путем к получению более значительных количеств атомов антиводорода, однако он заявил, что полученные его коллегами результаты обнадеживают.

Они означают, что многолетняя мечта о получении антиматерии не столь уж безумна»,— сказал физик.

По материалам: