5 июня 2014

В ЦЕРНе с новой точностью измерили заряд антиводорода

Коллаборация ALPHA в ЦЕРНе провела измерение заряда антиводорода с точностью до восьмого знака после запятой. Работа ученых опубликована в журнале Nature Communications, кратко с ней можно ознакомиться на сайте ЦЕРНа.

В своем эксперименте ученые изучали траектории атомов антиводорода, вылетающих из специальной ловушки в пространство с электрическим полем. Если бы атом антиводорода имел отличный от нуля электрический заряд, то в присутствии внешнего электрического поля такой атом отклонялся бы от прямолинейной траектории. Ученые зарегистрировали 386 событий и в результате получили для заряда атома антиводорода значение, близкое к нулю.

Антиводород — связанное состояние античастиц, входящих в состав водорода. Атом антиводорода состоит, таким образом, из антипротона и позитрона (антиэлектрона). Античастица имеет те же массу и спин, что и частица, но противоположные знаки других характеристик частиц, например, электрического и цветового зарядов, барионных и лептонных квантовых чисел.

Теоретически, во время Большого взрыва должно было образоваться равное количество материи и антиматерии, частицы которых идентичны во всем, кроме электрического заряда. Так, атом антиводорода состоит из антипротона с зарядом -1 и позитрона с зарядом +1. Однако известная нам Вселенная состоит из материи, тогда как для получения антиматерии ученым приходится использовать сложные установки. Для того, чтобы объяснить нарушение CP-инвариантности (баланса между материей и антиматерией), физики исследуют свойства антиматерии, не принимая на веру даже то, что может показаться очевидным.

Измерение заряда антипротона не принесло сюрпризов: в полном соответствии с теорией, он оказался равен 0 (с точностью до 8 знаков после запятой). Это подтверждает, что позитрон и антипротон обладают равными по модулю, но противоположными по значению электрическими зарядами. Данный эксперимент — первый в серии запланированных исследований, которые позволят определить фундаментальные свойства антиматерии с еще большей точностью.