Физики увеличили в 10 тысяч раз срок жизни атомов антиматерии

Физики более чем в 10 тысяч раз увеличили срок, в течение которого им удается сохранять атомы антивещества, не обнаруженные в природе, - атомы антиводорода ученым удалось удержать от "гибели" в течение почти 17 минут, говорится в статье коллаборации ALPHA, размещенной в электронной библиотеке Корнеллского университета.

Исследователи считают, что это поможет изучить свойства антиматерии и приблизиться к разгадке тайны почти полного ее отсутствия в наблюдаемой Вселенной.

"Ранее мы продемонстрировали удержание атомов антиводорода... в течение 172 миллисекунд... Здесь мы сообщаем о наблюдении удержания антиводорода в течение 1000 секунд, что на четыре порядка больше прежнего результата", - говорится в статье.

Неуловимая антиматерия

Антиматерия устроена так же, как обычная, но состоит из античастиц: роль электронов в ее атомах играют положительно заряженные позитроны, роль протонов - отрицательные антипротоны, а нейтронов - антинейтроны (не имеющие заряда, как и нейтрон, но с обратным магнитным моментом). После Большого взрыва во Вселенной должно было возникнуть равное количество материи и антиматерии, но последняя по неизвестным причинам исчезла, и в природе наблюдаются только отдельные античастицы, в основном позитроны.

Первые античастицы - позитроны - были открыты в 1930-х годах, в 1955 году удалось получить антипротон. Однако попытки "собрать" их в атом антиводорода не удавались до в середины 1990-х годов, когда в Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) были получены первые десять атомов антиводорода в результате взаимодействия пучков антипротонов и позитронов в ускорителе LEAR. Однако сразу после возникновения атомы антивещества исчезали в результате аннигиляции с обычным веществом.

Поисками антиматерии займется разработанный при участии физиков ЦЕРНа прибор AMS (магнитный альфа-спектрометр), который отправится в космос в конце апреля на борту шаттла "Индевор".

Хитрая ловушка

Удерживать нейтральные атомы антивещества значительно сложнее, чем отдельные частицы, поскольку они не обладают электрическим зарядом и их нельзя "схватить" электромагнитным полем. Однако коллаборация (научный коллектив) ALPHA (Antihydrogen Laser PHysics Apparatus) в ЦЕРНе изобрела способ получать и сохранять "холодные" атомы антиводорода.

Для получения антиводорода используется поток антипротонов с ускорителя AD (antiproton decelerator), который тормозится и охлаждается, а затем смешивается с облаком позитронов. За секунду такого взаимодействия рождается около 6 тысяч атомов антиводорода, но большая их часть аннигилирует при соприкосновении со стенками камеры.

Авторы исследования ранее разработали специальное устройство-ловушку, внутри которого создается очень мощное и сложное по конфигурации магнитное поле, которое не дает атомам антиводорода повстречаться с обычной материей и аннигилировать. Ловушка позволяла удерживать атомы антиводорода в течение примерно одной десятой доли секунды - это достаточно долгий срок, чтобы исследовать свойства антиматерии, например, получить ее спектр.

На сей раз физикам удалось удержать антиводород в течение 16 минут 40 секунд. Такое достижение открывает путь для полноценных исследований антиматерии и поиска ее отличий от обычной материи. А это в свою очередь поможет физикам понять, в чем же состоит загадочная "уязвимость" антиматерии, которая привела к ее исчезновению.