Однако учёные делают важные шаги к лучшему пониманию антиматерии. В среду (27 сентября) исследователи заявили, что им впервые удалось показать, что антиматерия реагирует на гравитацию так же, как и материя: падает. Успех эксперимента в очередной раз подтверждает общую теорию относительности Альберта Эйнштейна.
Моделирование падения атомов антиводорода в прибор ALPHA-g в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) в Женеве, Швейцария. Фото: Национальный научный фонд США
Как мы знаем, всё, что мы видим, от планет и звёзд до пуделей и леденцов, состоит из обычной материи. Между тем, антиматерия — таинственный близнец обычной материи, обладающий такой же массой, но противоположным электрическим зарядом.
Почти у всех субатомных частиц, таких как электроны и протоны, есть антиматерия. В то время как электроны имеют отрицательный заряд, антиэлектроны, также известные как позитроны, имеют положительный заряд. Аналогично, в то время как протоны имеют положительный заряд, антипротоны имеют отрицательный заряд.
Согласно этой теории, Большой взрыв, давший начало Вселенной, должен был создать равное количество материи и антиматерии. Однако антиматерии, по-видимому, очень мало, а на Земле её практически нет. Более того, материя и антиматерия несовместимы. При соприкосновении они взрываются.
Эксперимент был проведён в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) в Швейцарии учёными из коллаборации ALPHA (Antihydrogen Laser Physics Facility). В эксперименте использовался антиматерия, аналог водорода, самого лёгкого элемента.
«На Земле большая часть встречающейся в природе антиматерии образуется из космических лучей — энергичных частиц из космоса, которые сталкиваются с атомами в воздухе и создают пары материя-антиматерия», — сказал физик Джонатан Вуртеле из Калифорнийского университета, соавтор исследования, опубликованного в журнале Nature.
Эта вновь созданная антиматерия существует лишь до тех пор, пока не столкнётся с атомом обычной материи в нижних слоях атмосферы. Однако антиматерию можно синтезировать в контролируемых условиях, как в эксперименте ALPHA.
Антиводород находился в цилиндрической вакуумной камере и удерживался магнитным полем. Исследователи уменьшили магнитное поле, чтобы высвободить антивещество и посмотреть, будет ли оно падать под действием силы тяжести. В тех же условиях оно вело себя точно так же, как водород.
«Этот результат был предсказан теорией и косвенными экспериментами… Но ни одна группа никогда не проводила прямой эксперимент, в котором антиматерия падала бы, чтобы увидеть, в каком направлении она упадет», — сказал физик из Калифорнийского университета в Беркли и соавтор исследования Джоэл Фаджанс.
Когда Эйнштейн разработал свою общую теорию относительности – всеобъемлющее объяснение гравитации – он считал всю материю эквивалентной, то есть антиматерия будет реагировать так же, как и материя. Официально антиматерия была открыта лишь в 1932 году.
«Я думаю, это свидетельствует о силе общей теории относительности и эквивалентных ей принципов», — сказал физик и соавтор исследования Уильям Берче из Манчестерского университета в Великобритании, который проводил эксперименты в ЦЕРНе.
Продемонстрировав, что антиматерия и материя притягиваются гравитацией, эксперимент исключил возможное объяснение прежнего дефицита антиматерии: она была отброшена на другую сторону Большого взрыва.
Наконец, физик Фаянс приходит к замечанию: «Какой бы хорошей ни была теория, физика все равно остается экспериментальной наукой».
Хоанг Хай (по данным ЦЕРН, UNSF, Reuters)
Источник
Комментарий (0)