Физикам впервые удалось получить четкий и детальный спектральный "отпечаток" антиматерии

Установка для изучения антиводорода

Группа исследователей из ALPHA Collaboration, в состав которой входит 50 ученых-физиков из 17 различных научных учреждений, сделала важный шаг, который продвинет намного вперед область исследований антивещества.

----------------------<cut>----------------------

Им удалось снять самую четкую и подробную на сегодняшний день картину спектральных линий атомов антиматерии, что, в свою очередь, позволит им найти ответы на некоторые из фундаментальных вопросов.

"Спектральные линии для химических элементов являются аналогом отпечатков пальцев человека" — рассказывает Майкл Хайден (Michael Hayden), профессор физики из университета Саймона Фрэзера (Simon Fraser University), — "Каждый химический элемент имеет свой собственный уникальный образ спектральных линий".

Однако, согласно имеющимся теориям, вещество и антивещество, которые являются зеркальными отображениями друг друга, должны иметь одинаковые образы спектральных линий. И в течение достаточно долгого времени ученые пытались сопоставить образы спектральных "отпечатков" вещества и антивещества. К сожалению, им не удавалось сделать это с должной точностью из-за технических проблем, связанных с получением и хранением антивещества.

Группа ALPHA Collaboration занимается изучением антиводорода, антипода обычного водорода. И не так давно этим ученым удалось получить достаточно точный спектральный образ атомов антиводоорода, который, достаточно точно соответствует спектральному образу нормального водорода. В ближайшем времени ученые планируют еще увеличить разрешающую способность проводимых ими экспериментов для того, чтобы произвести поиски уже самых незначительных несоответствий спектральных отпечатков.

Физикам впервые удалось получить четкий и детальный спектральный "отпечаток" антиматерии

Эксперимент по изучению антиводорода

Свои эксперименты ученые ALPHA Collaboration проводят в лабораториях CERN в Женеве. В ходе этого эксперимента атомы водорода облучаются микроволновыми лучами, частота которых находится в диапазоне, используемом для спутниковой связи. Все атомы антиводорода демонстрируют аналогичное поведение, полностью поглощая или усиливая излучение строго определенных частот.

"Одной из трудностей, с которой сталкиваемся мы и сталкиваются все ученые, изучающие антиматерию, является то, что атомы антиматерии и обычной материи взаимно уничтожаются при контакте друг с другом" — рассказывает Юстине Муних (Justine Munich), один из исследователей, — "Поэтому мы не можем просто поместит атомы антиводорода в отдельный контейнер, они хранятся, пойманными в ловушку специальной "магнитной бутылки", что значительно затрудняет проведение экспериментов".

"Мы имеем возможность создавать антивещество у нас в лаборатории в крошечных количествах, и к сожалению, мы не можем накопить антивещество в достаточных количествах из-за соображений безопасности" — рассказывает Майкл Хайден, — "Тем не менее, и те крохи антиводорода, с которыми мы работаем, могут рассказать нам много нового о природе антивещества и о Вселенной, в которой мы живем".

Антиматерия, а более точно — антивещество, состоит из античастиц. Дело в том, что под античастицами не подразумевается какая-то философская противоположность материи, а всего лишь частица, которая аннигилирует при встрече со своим "двойником".

Из школьной физики мы помним , что окружающие нас тела состоят из молекул а те из атомов, а атомы состоят из протонов , электронов и нейтронов. Кроме них существует еще большая куча элементарных частиц , но в ту степь углублятся пока не будем.

У всех этих частиц есть куча свойств , (та же масса ), и среди них ряд свойств отвечают за взаимодействие этой частицы с другими. Одно из этих свойств — заряд, тоесть электрический заряд, отвечает за электромагнитное взаимодействие , есть еще несколько свойств не из школьного курса , которые отвечают за другие виды взаимодействия — сильное и слабое.

Например заряд у нейтрона нейтральный , у протона — положительный , у электрона — отрицательный. Так вот , для некоторых частиц существуют такие частицы, у которых часть свойств (масса , спин) одинакова, а все свойства которые отвечают за взаимодействие — противоположные по знаку но равные по значению ( как бы умножены на -1 ). Например для электрона такая частица будет иметь положительный электрический заряд. А анти-протон будет с отрицательным электрическим зарядом . Анти-нейтрон будет с нейтральным электрическим зарядом , но те заряды которые отвечают за другие взаимодействия (слабое и сильное) будут с противоположным для нейтрона знаком.

Почему анти — потому что анти-частица соединяясь со "своей" частицей аннигилируют друг друга — тоесть они обе "превращаются" в большое количество энергии в виде излучения (фотонов, кстате , анти-фотонов не бывает) , тоесть вся их масса превратится в энергию. Очень много энергии. А на месте частиц после такого феерверка останется пустое место.

Соответственно анти-вещество — это вещество полностью состоящие из анти-частиц (например атом анти-водорода будет с 1-м анти-протоном и 1-м позитроном (так называют анти-электрон), соотвтетственно анти-материя — материя из анти-частиц.

Некоторое время после возникновения вселенной материи и анти-материи было поровну и держался баланс, который в какой-то момент нарушился , и после того как материя с анти-материей аннигилировалась , получился "остаток" материи , из которой и состоит теперь вселенная. Так что которая из них "анти" условно, относительно. Просто так получилось.
https://thequestion.ru/ques...