Найкраща наука - питання, які охоплюють і примушують будь-яку людину - заглиблена в таємницю. Якби це було так, два типи частинок знищили б один одного, залишаючи Всесвіт, пронизаний енергією.
Як свідчить наше існування, цього не сталося. Насправді природа, схоже, має частину в 10 мільярдах переваги речовини перед антиматерою. Це одна з найбільших загадок сучасної фізики.
Але Великий адронний колайдер багато працює, буквально підштовхуючи справу до межі, щоб розгадати цю захоплюючу таємницю. Цього тижня CERN створила промінь атомів водню, що дозволило вченим вперше проводити точні вимірювання цієї невловимої антиматерії.
Античастинки ідентичні частинкам речовини за винятком ознаки їх електричного заряду. Тож як водень складається з позитивно зарядженого протона, орбітованого негативно зарядженим електроном, антигідроген складається з негативно зарядженого антипротону, орбітованого позитивно зарядженим антиелектроном, або позитрон
Хоча первинної антиматерії ніколи не спостерігалося у Всесвіті, можна створити антиводород у прискорювачі частинок шляхом змішування позитронів та антипротонів низької енергії.
У 2010 році команда ALPHA вперше захопила та утримувала атоми антигідрогену. Зараз команда успішно створила промінь частинок антиводню. У доповіді, опублікованій цього тижня в Nature Communications, команда ALPHA повідомляє про виявлення 80 атомів водню на 2,7 метра нижче за течією від їх виробництва.
"Це перший раз, коли нам вдалося з певною точністю вивчити антиводень", - заявив прес-речник ALPHA Джефрі Ханст у прес-релізі. "Ми впевнені, що техніка захоплення ALPHA дасть багато таких поглядів у майбутньому".
Однією з ключових проблем є утримання антигену від звичайної матерії, щоб вони не знищували один одного. Для цього в більшості експериментів використовуються магнітні поля, щоб захопити атоми водню, досить довгі для їх вивчення.
Однак сильні магнітні поля погіршують спектроскопічні властивості атомів водню, тому команді ALPHA довелося розробити інноваційну систему для перенесення атомів антигену в область, де їх можна вивчати, далеко від сильного магнітного поля.
Для вимірювання заряду антиводню команда ALPHA вивчала траєкторії атомів антиводню, що вивільняються з пастки в присутності електричного поля. Якби атоми водню мали електричний заряд, поле б відхиляло їх, тоді як нейтральні атоми були б невідхиленими.
Результат, виходячи з 386 зафіксованих подій, дає значення антигідрогенного електричного заряду в -1,3 х 10-8. Іншими словами, його заряд сумісний з нулем до восьми знаків після коми. Хоча цей результат не дивно, оскільки атоми водню електрично нейтральні, вперше заряд антиатома був виміряний з такою високою точністю.
Надалі будь-яка помітна різниця між речовиною та антиматерією могла б допомогти розгадати одну з найбільших загадок сучасної фізики, відкривши вікно в нову царину науки.
Документ опубліковано у програмі Nature Communications.
