Учёные раскрывают тайны антиматерии

Исследователями в области физики был сгенерирован поток антиатомов, который был перемещён на 2,7 м от места его возникновения. Данный эксперимент представляет большую важность для изучения законов Вселенной, в частности, для раскрытия причин преобладания материи над антиматерией.

Антиматерия и большой взрыв во Вселенной

Достоверно известно, что наряду с материей, параллельно существуют и частицы антиматерии. Во время взрыва при зарождении Вселенной число обоих видов частиц было примерно одинаковым. При соприкосновении атома и антиатома происходит их взаимная ликвидация, однако, после большого взрыва, по предположениям учёных, произошли некоторые изменения в структуре атомов, в связи, с чем доминирование материи стало более явным. Физики считают, что данный факт привёл к искажению восприятия истинной картины мира, понять которую можно, раскрыв тайны различий между частицами и античастицами.

Создание антиматерии на пути к изучению структуры

Научные сотрудники Европейского центра ядерных исследований довольно продолжительное время работают над созданием элементов антиматерии. Во время экспериментов учёные пытаются соединить позитроны и антипротоны в магнитном улавливателе. Перед тем, как попасть в устройство, антипротоны в специальной установке (имеющейся только в лаборатории центра) охлаждаются для замедления скорости перемещения.

Учёными уже в достаточно больших количествах был синтезирован антиводород, который может существовать в течение почти тысячи секунд. Дойдя до стенок экспериментальной установки, антиводород аннигилирует, сливаясь с водородом.

Ввиду того, что в магнитном улавливателе электромагнитные поля отличаются значительной неоднородностью, антиводород характеризуется переменчивостью спектральной структуры. В этом заключается основная трудность в определении спектров античастиц. В связи с вышесказанным, первостепенной задачей учёных становится выведение антиатомов за пределы магнитной установки, однако, с таким расчётом, чтобы античастицы не соединились с материей.

Новейшая магнитная установка

Последние разработки в этой области позволили создать установку, допускающую выведение антиатомов на некоторое расстояние от участков воздействия магнитных полей.

В издании Nature Communications были представлены результаты научных экспериментов. Руководитель проекта Ясунори Ямазаки, японский учёный из Института физико-химических исследований, отмечает, что основную трудность представляло выведение водородных антиатомов из ловушки, поскольку они являются незаряженными частицами. Однако, выход был найден. Спроектированная установка позволила создать в ней уже направленные пучки антиатомов, то есть такие, в которых античастицы изначально пребывают в движении. Результаты не заставили себя долго ждать – 80 антиводородных атомов было выведено за пределы улавливателя на расстояние около 3 м.

Дальнейшие перспективы

Ценность научного достижения, по мнению Ямазаки, колоссальна. Выведение пучка антиводорода позволит учёным детально изучить спектральную структуру античастиц, чтобы впоследствии провести сравнительный анализ с атомами водорода. Для раскрытия квантового строения антиатомов потребуется провести серию опытов по преобразованию интенсивности потока античастиц, оптимизации его кинетической энергии.

Итоги новых экспериментов планируется подвести к концу года. Учёные утверждают, что выявление симметрии материи и антиматерии станет серьёзным прорывом в атомной науке.