| | 11 мая 2013 | Новости науки и техники
Ученые пытаются выяснить, обладает ли антиматерия свойством антигравитации
Антиматерия, которая состоит из частиц, являющихся зеркальным отражением обычных частиц, обладает рядом странных свойств. Частицы и атомы антиматерии имеют противоположный заряд, но их поведение во многом совпадает с поведением соответствующих частиц обычной материи, хотя и существует ряд «противоположных» принципов поведения. И когда частица антиматерии встречается с частицей обычной материи, как говорится, лучше находиться от этого подальше, эти частицы взаимно уничтожают друг друга, аннигилируют, превращаясь в чистую энергию, во вспышку света, рентгеновского или гамма-излучения.
Ученые-физики задаются вопросом, как антиматерия реагирует на воздействие гравитации? Куда падают частицы антиматерии, вниз или вверх? Имеют ли частицы антиматерии свойство антигравитации? Для того, чтобы выяснить ответы на задаваемые вопросы, ученые-физики CERN и Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory), пытаются представить себя в роли Ньютона, на голову которого падает яблоко. Только в роли яблока в данном случае выступают частицы антиматерии.
Такие эксперименты имели бы смысл в случае того, что гравитация воздействует одинаково как на частицы обычного вещества, так и антивещества. К сожалению, в настоящий момент не существует никакого метода, с помощью которого можно это измерить и доказать напрямую. Ученые CERN, работающие в рамках эксперимента ALPHA, изучающего свойства антивещества, пытаются выяснить это косвенным методом. Для своих экспериментов ученые искусственно создают молекулы антивещества, антиводорода, соединяя антипротоны с позитронами, антиподами протонов и электронов. Атомы антиводорода остаются какое-то время пойманными внутри сильной магнитной ловушки во избежание контакта со стенками экспериментальной установки и аннигиляции.
После того, как магнитное поле ловушки отключается, антивещество начинает падение под воздействием сил гравитации. Зная начальное местоположение атома антивещества, местоположение точки аннигиляции и время, которое потребовалось атому антивещества для того, чтобы переместиться в точку аннигиляции, ученые проводят измерения и вычисления эффекта воздействия гравитации на антивещество. Проведя массу одинаковых экспериментов, ученые выяснили, что воздействие гравитации на атом антиводорода практически не отличается от воздействия на атом обычного водорода.
К сожалению, все полученные результаты недостаточно точны и определенны. Магнитное поле не может выключиться моментально, для его рассеивания требуется время около 30 тысячных долей секунды. Когда речь идет о времени жизни отдельных частиц и атомов, то такое время является весьма и весьма длительным промежутком. Ученые также зарегистрировали массу вспышек аннигиляции антивещества в различных частях ловушки, что также стало источником путаницы среди нормальных результатов. По всей видимости, ученым потребуется еще много лет для того, чтобы набрать достаточное количество измерений для того, чтобы статистическая достоверность результатов приблизилась к пяти сигмам, что позволит с уверенностью сказать какое влияние на антиматерию оказывает гравитация.
Следует заметить, что данные исследования являются первыми в истории физики, в которых ученые пытаются измерить эффекты воздействия гравитации на свободно падающих частицах антивещества. «Существует ли такое явление как антигравитация? Наш эксперимент, основанный на свободном падении антивещества, до сих пор не может предоставить однозначного ответа» — рассказывает Джоэл Фэджэнс (Joel Fajans), физик из лаборатории Лоуренса, — «Но это лишь наши первые шаги в этом направлении, надеюсь, далеко не последние».
Описание проводимых экспериментов и полученных в их ходе данных были опубликованы в одном из последних выпусков журнала Nature Communications.
