Обложка статьи

Физики охладили антиматерию с помощью лазера

Ученым из ALPHA Collaboration (CERN) удалось охладить антиводород и максимально точно изучить его свойства. Полученные данные помогут лучше понять устройство Вселенной. Статья команды была опубликована в журнале Nature в апреле 2021 года.

В течение нескольких часов физики облучали антиводород лазером с высокой частотой импульса. При этом средняя температура антивещества упала почти до абсолютного нуля. Этого удалось достичь благодаря энергетическому переходу. Поглощая фотоны, атомы возбуждаются, но через некоторое время высвобождают излишнюю энергию в виде тех же фотонов, возвращаясь в состояние покоя. Если повторить цикл несколько раз, температура вещества снизится. 

Впервые антиводород наблюдали в 1995 году. Тогда время жизни 9 его атомов составило 40 наносекунд. Физикам из ALPHA удалось изучить 38 атомов в течение десятой доли секунды и измерить их энергетический переход в четыре раза точнее, чем это делалось раньше. По заявлениям ученых, еще пару лет назад такие эксперименты считались научной фантастикой.

Чтобы понять, какими свойствами обладает антивещество, физики исследуют реакцию античастиц на электромагнитное излучение: лазерное или микроволновое. Однако существует два препятствия. Во-первых, когда античастица и частица сталкиваются, они аннигилируют — сливаются и исчезают. Для того чтобы ограничить контакт антивещества с веществом, используют магнитное поле. Второй фактор — высокая скорость движения частиц, или их температура. Эту проблему ученые и решили с помощью лазера.

Предложенный физиками метод может быть использован для совместного исследования водорода и антиводорода. Сравнение их свойств в том числе ускорит развитие медицины: например, в лечении рака антипротоны оказались в четыре раза эффективнее протонов. Так, в CERN для изучения перспектив антипротонной терапии выделен целый отдел.

Сегодня сотрудники ALPHA планируют увеличить мощность лазерного излучения, чтобы создать более плотные облака антиводорода и провести еще более сложные эксперименты с антиматерией. Полученные данные помогут человечеству решить загадку асимметрии Вселенной. После Большого взрыва антивещества и вещества образовалось поровну. Вследствие аннигиляции не должно было остаться ни того, ни другого, однако в мире антиматерии намного меньше материи. Объяснить это можно только различием в свойствах соответствующих частиц.

20 мая 2021

Еще почитать по теме

Обложка статьи
Дополнительные органы внутри нас
В сентябре в Journal of Anatomy вышла статья австралийских ученых. В ней исследователи предполагают, что к концу XXI века у всех людей появится дополнительная предплечевая артерия. С точки зрения хирургии ее можно будет использовать для пересадки в другие части тела.
Обложка статьи
Дополнительные органы внутри нас
В сентябре в Journal of Anatomy вышла статья австралийских ученых. В ней исследователи предполагают, что к концу XXI века у всех людей появится дополнительная предплечевая артерия. С точки зрения хирургии ее можно будет использовать для пересадки в другие части тела.