Новая ловушка антивещества может помочь объяснить, почему космос не самоуничтожился

Антиматерия - сложное вещество для изучения, не в последнюю очередь потому, что она аннигилирует в любом контейнере, в который вы попытаетесь ее поместить.

Теперь физики из ЦЕРНа разработали новую ловушку для антиматерии, которая может охлаждать образцы не часами, а секундами. Это позволит ученым дольше изучать большие образцы, что может помочь раскрыть некоторые из самых больших тайн Вселенной.

Новый тип ловушки Пеннинга

Антиматерия - это своего рода "злой близнец" обычной материи, которая доминирует в окружающем нас мире. Главное отличие заключается в том, что его частицы имеют противоположный заряд, чем их обычные собратья, но эта простая вариация имеет важное значение - если частицы материи и антиматерии когда-нибудь встретятся, они аннигилируют друг с другом во вспышке энергии.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

К счастью для нас, антиматерия сегодня крайне редко встречается во Вселенной, но ученые не уверены, почему это так. Согласно Стандартной модели, Большой взрыв должен был создать равное количество материи и антиматерии, которые затем должны были столкнуться и уничтожить большую часть содержимого Вселенной еще до того, как она началась. Тот факт, что мы сейчас находимся здесь и задаемся этим вопросом, показывает, что этого не произошло, но что перевесило чашу весов в сторону материи, остается одной из самых загадочных тайн науки.

К сожалению, редкость и неустойчивость антиматерии затрудняют изучение проблемы. Ее можно создать только в крошечных количествах в таких установках, как Большой адронный коллайдер, где частицы сбиваются вместе, чтобы получить пары частиц материи и антиматерии. А затем ее трудно хранить - очевидно, что вы не можете просто положить антивещество в банку, потому что оно исчезнет, как только вступит в контакт с материей.

Поэтому ученые хранят антивещество в так называемых ловушках Пеннинга, которые используют электромагнитные поля, чтобы подвесить частицы и античастицы в вакууме. Эти образцы часто охлаждаются до очень низких температур, чтобы уменьшить шум, но методы, обычно используемые для материи, сложно применить к антиматерии. Теперь исследователи ЦЕРН разработали новую версию этих ловушек для охлаждения антиматерии, что позволяет увеличить размеры образцов антиматерии, доступных для экспериментов, и повысить точность измерений.

Лазерное охлаждение является одним из основных методов - по сути, когда атом поражается лазерным лучом, он поглощает, а затем снова испускает фотон, который изменяет его импульс. Трудно заставить антиматерию реагировать непосредственно на этот метод, хотя другой проект ЦЕРН недавно совершил прорыв в этой области. Вместо этого антивещество можно охлаждать косвенно, охлаждая лазером близлежащие ионы, которые затем поглощают тепло от частиц антивещества. Однако проблема заключается в том, чтобы поместить материю и антиматерию в одну и ту же ловушку.

Поэтому для новой версии ученые из коллаборации BASE в ЦЕРНе соединили две ловушки Пеннинга с 3,5-дюймовой сверхпроводящей резонансной электрической цепью. В одной ловушке находится облако ионов бериллия, а в другой - один антипротон. Когда бериллий охлаждается лазером, энергия передается от антипротона через цепь к ионам, тем самым охлаждая антипротон.

Команда говорит, что этот метод позволяет охлаждать образцы гораздо быстрее, чем обычно, и до более низких температур.

"Это важный этап в прецизионной спектроскопии ловушки Пеннинга", - говорит Кристиан Сморра, автор исследования. "С помощью оптимизированных процедур мы сможем достичь температуры частиц порядка 20-50 милликельвинов (мК), в идеале за время охлаждения порядка 10 секунд. Предыдущие методы позволяли нам достигать температуры 100 мК за 10 часов".

Это открывает путь к более точным измерениям, которые, в свою очередь, могут пролить свет на то, почему во Вселенной так мало антиматерии. Считается, что заряд - единственное реальное различие (наряду с небольшими вариациями квантовых чисел) между материей и антиматерией, но лучше не полагаться на предположения. Ученые изучают некоторые фундаментальные свойства антиматерии и сравнивают их с аналогами материи - если что-то еще отличается, это может стать ключом к разгадке всей тайны.

"Наша цель - постоянно повышать точность сравнений материи и антиматерии, чтобы лучше понять космологическую асимметрию материи и антиматерии", - говорит Стефан Ульмер, автор исследования. "Недавно разработанная техника станет ключевым методом в этих экспериментах, целью которых является измерение фундаментальных констант антиматерии на уровне субпарт-пер-триллион". опубликовано econet.ru по материалам newatlas.com

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

Подписывайтесь на наш youtube канал!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet