|  | 8 ноября 2018 | Новости науки и техники

Ученые CERN планируют выяснить, в каком направлении падает антиматерия, вниз или вверх?

Оборудование эксперимента ALPHA-g


Из школьного курса физики нам известно, что молоток и легчайшее перышко, будучи помещенными в вакуум, упадут на поверхность в один и тот же момент. Это было наглядно продемонстрировано американскими астронавтами миссии Apollo 15, а теперь ученые европейской организации ядерных исследований CERN планируют внести в этот простой эксперимент экзотический элемент, они будут "бросать" частицы антиматерии в вакуумной камере и наблюдать за воздействием на них сил гравитации. И, вполне возможно, что антиматерия будет "падать вверх" в силу своей анти-природы.

В нашем мире у каждой элементарной частицы имеется соответствующая ей по всем параметрам, за исключением противоположного электрического заряда, пара. Если обычная частица и античастица сталкиваются в пространстве, они взаимно уничтожаются, превращаясь в чистую энергию. Естественно, что такое свойство антиматерии затрудняет ее получение, хранение и изучение. В 2010 году ученым CERN удалось поймать в магнитной ловушке и изучить антиматерию, хотя время хранения антиматерии составляло всего доли секунды. Но уже в следующем году время удержания антиматерии в ловушке было увеличено до 16 минут.

Существующие физические теории предсказывают, что силы гравитации должны воздействовать на антиматерию точно также, как и на нормальную материю. Но это предположение должно быть проверено на практике, ведь даже небольшие отклонения теории от практики способны внести огромные изменения в существующую Стандартную Модель физики элементарных частиц. В рамках таких "проверочных" экспериментов несколько лет назад группа ученых CERN изучила оптический спектр антиводорода и нашла, что этот спектр абсолютно идентичен спектру нормального водорода.

Еще одним фундаментальным вопросом является то, как реагирует антиматерия на силы гравитации. Согласно теории, частицы антиматерии должны падать в гравитационном поле точно так же, как и частицы обычной материи. Но существует один шанс из миллиона, что частицы антиматерии будут падать в обратном направлении. И это можно будет узнать, лишь высвободив антиматерию из "объятий" удерживающей ее электромагнитной ловушки.

Проблема антиматерии и гравитации будет изучаться в ходе двух экспериментов, в которых, сразу после получения частиц антиматерии, будут отключены удерживающие их магнитные ловушки. А чувствительные датчики будут регистрировать всплески энергии и их точное положение. По получаемым данным ученые вычислят траекторию движения частиц антиматерии и измерят величину эффектов воздействия на них сил гравитации.

Основным различием между двумя экспериментами является метод получения антиматерии и ее подготовка к броску в свободное падение. Первый из экспериментов, ALPHA-g, базируется на уже существующем оборудовании эксперимента ALPHA, которое позволяет ученым создавать антиматерии и удерживать ее в ловушке. Антипротоны получаются при помощи установки Antiproton Decelerator (AD) и объединяются с позитронами для создания нейтральных атомов антиводорода. Именно нейтральная природа атомов антиводорода и позволяет избежать влияния на него других сил и точно измерить влияние сил гравитации.

Второй эксперимент, GBAR, черпает антипротоны из замедлителя ELENA и комбинирует их с позитронами, полученными при помощи маленького линейного ускорителя. Антипротоны (ионы антиводорода) охлаждаются до 10 микрокельвинов и при помощи света лазера превращаются в нейтральные атомы. Полученные антиатомы попадают в подготовленную ловушку, где производится их дальнейшее изучение.

К сожалению, на проведение этих экспериментов требуется очень много времени. А ситуация усугубляется еще тем, что через несколько недель ускорители CERN будут снова закрыты на два года, в течение которых будет производиться их коренная модернизация, которая приведет к превращению нынешнего Большого Адронного Коллайдера в установку следующего поколения, в Большой Адронный Коллайдер с высокой яркостью (High-Luminosity Large Hadron Collider, HL-LHC). Но ученые экспериментов GBAR и ALPHA-g рассчитывают, что оставшегося времени им должно хватить для проведения экспериментальной части исследований, а обработать собранные при этом данные можно будет и немногим позже.





Ключевые слова:
CERN, Эксперимент, GBAR, ALPHA-g, Антиматерия, Антиводород, Воздействие, Сила, Гравитация, Падение

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Антиматерия, находящаяся в свободном падении, позволит ученым изучить ее вз ...
  • Разработан метод измерения воздействия гравитационных сил на частицы антиве ...
  • Ученые пытаются выяснить, обладает ли антиматерия свойством антигравитации
  • Ученые CERN усовершенствовали ловушку антивещества.
  • Ученые CERN впервые поймали антивещество в ловушку.




  • 10 ноября 2018 21:42
    #1 Написал: Filin

    Публикаций: 0
    Комментариев: 14
    Любопытно! Когда я еще только начинал вникать в физику в универе, думал - а что, если антиматерия является ключом к антигравитации! Я до сих пор люблю НФ, а там это ключевая вещь для космических полетов (в т.ч. искусственная гравитация без механических факторов типа вращения. И, конечно, компенсация ускорения - но это уже больше к силовым полям относится).


    --------------------
        
    12 ноября 2018 15:07
    #2 Написал: enigman

    Публикаций: 0
    Комментариев: 178
    Цитата: Filin
    Я до сих пор люблю НФ, а там это ключевая вещь для космических полетов

    А еще у роботов Азимова позитронный мозг.
    ---------------------------------------

    Одно меня огорчает в прочитанном материале:
    вполне возможно, что антиматерия будет "падать вверх" в силу своей анти-природы.

    и тут же, через два абзаца
    Но существует один шанс из миллиона, что частицы антиматерии будут падать в обратном направлении.

    Зачем эта желтизна в подводке. "Вполне возможно" и "один шанс на миллион" (а скорее всего на порядки меньше) далеко не одно и то же
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.