Антивещество не падает, показал эксперимент ЦЕРН

Антиматерия не «падает вверх», а реагирует на гравитационное притяжение Земли почти так же, как обычная материя. К такому выводу пришли физики, работающие над АЛЬФА-г эксперимент в ЦЕРНе, которые впервые непосредственно наблюдали свободно падающие атомы антивещества.

Эксперимент помогает исключить идею о том, что разница в их реакции на гравитацию каким-то образом ответственна за тот факт, что в видимой Вселенной гораздо больше материи, чем антиматерии. Тем не менее, измерение все еще оставляет открытой дразнящую, но очень маловероятную возможность того, что антиматерия и материя немного по-разному реагируют на гравитацию.

Антивещество было впервые предсказано в 1928 году, а четыре года спустя в лаборатории были обнаружены первые частицы антивещества – антиэлектроны или позитроны. Частицы антивещества кажутся идентичными своим аналогам из материи, но с обратным зарядом, четностью и временем. На данный момент исследования античастиц показывают, что они имеют ту же массу, что и их аналоги, и реагируют на гравитацию таким же образом.

Изгнанный из поля зрения

Это сходство предполагает, что антивещество должно было быть произведено в том же количестве, что и материя во время Большого взрыва. Это противоречит тому, что мы знаем о видимой Вселенной, которая, по-видимому, содержит гораздо больше материи, чем антиматерии. В результате физики ищут тонкие отличия антиматерии от материи, поскольку обнаружение таких различий может помочь объяснить, почему материя доминирует над антиматерией.

Косвенные измерения влияния гравитации на антиматерию позволяют предположить, что материя и антиматерия одинаково реагируют на гравитацию. Однако трудности работы с антивеществом означали, что прямого наблюдения за антивеществом, свободно падающим под действием силы тяжести Земли, не проводилось.

Хотя антивещество можно создать в лаборатории, оно аннигилирует при контакте с веществом в экспериментальной установке. Поэтому необходимо проявлять большую осторожность, чтобы накопить достаточно антивещества для проведения эксперимента. За последнее десятилетие команда АЛЬФА в ЦЕРНе усовершенствовала магнитный захват антивещества в условиях высокого вакуума, чтобы минимизировать аннигиляцию. Теперь они создали ловушку внутри высокой цилиндрической вакуумной камеры под названием АЛЬФА-g, которая позволяет им наблюдать, падает ли антиматерия вниз или вверх.

Их эксперимент включает в себя заполнение камеры атомами антиводорода, каждый из которых состоит из антипротона и позитрона. Позитроны собираются из радиоактивного источника, а антипротоны создаются путем стрельбы протонами по твердой мишени. Оба типа античастиц очень осторожно замедляются, а затем объединяются для создания антиводорода.

Побег из ловушки

Эксперимент АЛЬФА-g начинается с магнитного захвата антиводорода в центре цилиндра. Затем поле захвата уменьшается, так что антиатомы начинают выходить из ловушки. Эти беглецы ударяются о стены камеры, где аннигиляция создает вспышку света внутри сцинтилляционного детектора. Команда наблюдала около 80% аннигиляций ниже центра ловушки, что позволяет предположить, что антиатомы попадают под действие силы тяжести после выхода из ловушки. Это было подтверждено повторением эксперимента более десятка раз. Команда не наблюдала движения 100% антиатомов вниз, потому что тепловое движение частиц отправило некоторые из них вверх, и они аннигилировали, прежде чем смогли снова упасть, – объясняет представитель ALPHA-g. Джеффри Хангст, который работает в Орхусском университете Дании. Хангст рассказал Мир физики Согласованность эксперимента заключается в том, что антиводород падает.

АЛЬФА борется с антивеществом

Однако АЛЬФА-g обнаружил, что антиатомы испытали ускорение из-за гравитации Земли, которое составляет примерно 0.75 от ускорения обычной материи. Хотя это измерение имеет низкую статистическую значимость, оно вселяет заманчивую надежду на то, что физики вскоре смогут обнаружить разницу между материей и антиматерией, которая может указать на новую физику за пределами Стандартной модели.

Грэм Шор рассказывает британский университет Суонси Мир физики что результат АЛЬФА-g не следует интерпретировать как свидетельство того, что антиматерия реагирует иначе, чем материя, в гравитационном поле Земли.

«Любое измерение [несоответствия] было бы чрезвычайно неожиданным и, вероятно, указывало бы на новый тип гравитационной силы, возможно, гравифотон, но трудно понять, как это могло остаться скрытым от прецизионных гравитационных экспериментов с материей», — объясняет Шор. , который не участвовал в эксперименте АЛЬФА-g.

Однако нам придется дождаться дополнительных данных из эксперимента, поскольку АЛЬФА-g был демонтирован, а на его месте в ЦЕРНе был поставлен эксперимент по спектроскопии. Хангст и его коллеги в настоящее время исправляют известный недостаток конструкции магнита в ALPHA-g и разрабатывают способ лазерного охлаждения атомов антиводорода для улучшения результатов эксперимента.

Исследование описано в природа.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/antimatter-does-not-fall-up-cern-experiment-reveals/