Эксперименты на американском коллайдере RHIC впервые позволили группе российских и зарубежных физиков точно измерить силу, с которой взаимодействуют друг с другом антипротоны, оказавшиеся в этом плане неотличимыми от обычных протонов, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
В коллайдере RHIC, работающем в Брукхейвенской национальной лаборатории (США), сталкиваются разогнанные почти до световых скоростей ионы золота. В результате этих столкновений на очень короткое время создаются условия, в которых вещество было через мгновения после Большого взрыва.
По современным представлениям в момент рождения Вселенной частицы и античастицы должны были появляться в равных количествах. Однако сейчас антиматерии во Вселенной нет. Как надеются физики, эксперименты на RHIC помогут понять эту асимметрию.
Рихард Ледницки из Объединенного института ядерных исследований в Дубне и другие участники коллаборации STAR сузили возможное поле поисков причин этой "пропажи" антиматерии, обнаружив в данных, собранных RHIC за последние годы, следы сильных взаимодействий двух антипротонов.
Сильными взаимодействиями физики называют особые силы, которые удерживают все атомы от распада на протоны и нейтроны, а сами элементарные частицы – от распада на кварки. Эти силы, переносчиком которых являются глюоны, работают только на очень небольших дистанциях, примерно равным размерам ядра атома.
Как объясняют исследователи, для того, чтобы эти силы начали работать, необходимо, чтобы ядра или элементарные частицы сблизились друг с другом на определенное расстояние, преодолев взаимное кулоновское отталкивание, порождаемое одинаковым положительным (или отрицательным, в случае антиматерии) зарядом.
Ледницкого и других участников STAR интересовало, не может ли крыться причина отсутствия антиматерии во Вселенной в том, что характер сильных взаимодействий между ее частицами может немного, но отличаться от того, как "склеиваются" друг с другом протоны, нейтроны и прочие обитатели микромира материи.
Как показали данные с RHIC, подобные взаимодействия между антипротонами действительно происходят, и все их параметры – сила взаимодействий между частицами, ее "дальнобойность", углы разлета продуктов реакции – были идентичными тем параметрам, которые характерны для столкновений обычных протонов.
Все это, как объясняет Ледницки, говорит о том, что корни барионной асимметрии следует искать в каком-то другом месте, и что теперь физики могут приступить к серьезному изучению сложных ядер атомов антиматерии – антидейтерия, антитрития, антигелия-3 и 4, полученных на том же RHIC.
"Существует множество методов проверки симметрии материи-антиматерии, и наш тест не является самым точным из них, но главное, что он является качественно иным по сравнению с ними. Его успешная реализация открывает новые пути для изучения сильных взаимодействий между другими типами частиц антиматерии",
— заключает Ледницки, занимающий должность замдиректора ОИЯИ.