Сотрудники расположенного в Женеве Европейского центра ядерных исследований (CERN) утверждают, что фиксация антиматерии теперь им удается постоянно: успешные опыты стали настолько регулярными, что скоро пора будет переходить к экспериментам над антиматерией. Cейчас научные работники занимаются получением атомов так называемого антиводорода.
Атом антиводорода состоит из негативно заряженного антипротона и позитрона - античастиц протона и электрона. Основная задача ученых состоит в том, чтобы сравнить уровни энергии антиводорода и водорода: они хотят подтвердить, что антиматерия обладает такой же силой электромагнитного воздействия, что и материя.
Это предположение лежит в основании теории Большого взрыва, приведшего, по одной из версий, к образованию нашей Вселенной. Большой взрыв 13 млрд лет назад произвел одинаковое число материи и антиматерии, однако последняя исчезла. Ее поиском и занимаются ученые, чтобы объяснить возникшую в нашем мире асимметрию, найти ее источник и объяснить развитие Вселенной.
Принятая сейчас "стандартная модель" физики исходит из того, что каждая элементарная частица - протон, электрон, нейтрон и множество экзотических частиц - имеют зеркальное отражение в виде античастиц. Например, у электрона такой античастицей является позитрон. Атом антиматерии обладает той же массой, что и обычный атом, которому он соответствует, но несет противоположный заряд.
При этом одной из величайших загадок физики является отсутствие непротиворечивого объяснения того факта, почему наша Вселенная состоит в основном из вещества, а не из антивещества; с точки зрения законов физики, в момент возникновения Вселенной должны были возникнуть равные между собой количества того и другого.
Фиксацией атомов антиводорода похвастался Джоэль Файанс, профессор физики Университета Калифорнии, сотрудник Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (Калифорния, США), занятый в проекте ALPHA (лазерный агрегат по получению антиводорода) в составе CERN. Об удачном эксперименте подробно рассказывается в новой работе, опубликованной в журнале Nature Physics.
Удержать атомы антиматерии очень трудно: когда они входят в контакт с атомом материи, то вступают друг с другом в реакцию аннигиляции, уничтожая друг друга и превращая материю в энергию. Поэтому емкость, в которой удерживают антиматерию, не может быть сделана из материи, ее обычно формируют из магнитных полей.
Для данного проекта ученые смешали антипротоны с позитронами (антиэлектронами) в вакуумной капсуле, где они и слились в атомы антиводорода. Весь этот процесс происходил в магнитной "бутылке", которая удерживает антиатомы, используя их магнетические свойства. Отключив магнитное поле, ученые выявляют атомы антиматерии, позволив им столкнуться с атомами материи. Реакция аннигиляции вызывает вспышку света.
К 2012 году исследователи надеются перейти к еще более надежной фиксации атомов антиматерии, чтобы заняться с помощью лазерного оборудования спектральным анализом. Это поможет им подойти к раскрытию давней загадки: разобраться наконец, куда исчезла антиматерия.