Дослідження показують, що геніальний Альберт Ейнштейн мав рацію щодо антиматерії

Але вчені роблять важливі кроки до кращого розуміння антиматерії. Дослідники заявили в середу (27 вересня), що вони вперше показали, що антиматерія реагує на гравітацію так само, як і матерія: падаючи. Успіх експерименту вкотре підтверджує загальну теорію відносності Альберта Ейнштейна.

Дослідження показують, що Альберт Ейнштейн використовував фізичні властивості рисунка 1. — Моделювання падіння атомів антиводню в прилад ALPHA-g у Європейському центрі ядерних досліджень (CERN) у Женеві, Швейцарія. Фото: Національний науковий фонд США

Як ми знаємо, все, що ми бачимо, від планет, зірок, пуделів та льодяників на паличці, складається зі звичайної матерії. Тим часом антиматерія — це загадковий близнюк звичайної матерії, що має таку ж масу, але протилежний електричний заряд.

Майже всі субатомні частинки, такі як електрони та протони, мають антиречовинні аналоги. У той час як електрони мають негативний заряд, антиелектрони, також відомі як позитрони, мають позитивний заряд. Аналогічно, у той час як протони мають позитивний заряд, антипротони мають негативний заряд.

Згідно з цією теорією, Великий вибух, який започаткував Всесвіт, мав би створити рівні кількості матерії та антиматерії. Однак, схоже, антиматерії дуже мало — і майже немає на Землі. Більше того, матерія та антиматерія несумісні. Якщо вони стикаються, то вибухають.

Експеримент було проведено в Європейському центрі ядерних досліджень (ЦЕРН) у Швейцарії дослідниками з колаборації Антиводневого лазерного фізического центру (ALPHA). У ньому брали участь антиречовинні аналоги водню, найлегшого елемента.

«На Землі більшість природної антиматерії утворюється з космічних променів – енергійних частинок з космосу – які стикаються з атомами в повітрі та створюють пари матерія-антиматерія», – сказав фізик Джонатан Вуртеле з Каліфорнійського університету, співавтор дослідження, опублікованого в журналі Nature.

Ця новостворена антиречовина існує лише доти, доки не зіткнеться з атомом звичайної матерії в нижніх шарах атмосфери. Однак антиречовину можна синтезувати в контрольованих умовах, як в експерименті ALPHA.

Антиводень містився в циліндричній вакуумній камері та утримувався на місці магнітним полем. Дослідники зменшили магнітне поле, щоб вивільнити антиречовину та побачити, чи вона відпаде під дією сили тяжіння. Вона поводилася так само, як водень за тих самих умов.

«Цей результат був передбачений теорією та непрямими експериментами… Але жодна група ніколи не проводила прямого експерименту, де антиматерію скидали, щоб побачити, в якому напрямку вона впаде», — сказав фізик з Каліфорнійського університету в Берклі та співавтор дослідження Джоел Фаянс.

Коли Ейнштейн розробив свою загальну теорію відносності – всебічне пояснення гравітації – він розглядав всю матерію як еквівалентну, тобто антиматерію, яка реагуватиме так само, як і матерія. Антиматерію офіційно відкрили лише у 1932 році.

«Я думаю, що це свідчить про силу загальної теорії відносності та її еквівалентних принципів», — сказав фізик і співавтор дослідження Вільям Бертше з Манчестерського університету у Великій Британії, який проводив експерименти в ЦЕРНі.

Продемонструвавши, що антиматерія та матерія притягуються гравітацією, експеримент виключив можливе пояснення попередньої нестачі антиматерії: що вона відштовхувалася на інший бік Великого вибуху.

Зрештою, фізик Фаянс доходить до зауваження: «Незалежно від того, наскільки гарна теорія, фізика все одно залишається експериментальною наукою».

Хоанг Хай (за даними CERN, UNSF, Reuters)

Джерело