11 января 2022

Ученые ЦЕРН определили, что антиматерия взаимодействует с гравитацией и падает вниз подобно обычной материи

Штаб-квартира ЦЕРН

Ученые-физики из Европейской организации ядерных исследований CERN провели ряд исследований и определили, что антиматерия взаимодействует с гравитацией, подобно обычной материи, и падает в "правильном" направлении, т.е. вниз. Несомненно, что это походит на вполне очевидную вещь, тем не менее, ученые в течение достаточно долгого времени не могли ни подтвердить, ни опровергнуть этот факт, и лишь последний эксперимент позволил им дать более-менее точный ответ, но и то с некоторыми допущениями.

Антиматерия является точной копией материи с одним лишь важным различием - наличием противоположного электрического заряда. И это различие имеет некоторые серьезные последствия, каждый раз, когда частица обычной материи и антиматерии сталкиваются в пространстве, они взаимно уничтожают друг друга, превращаясь в чистую энергию.

Антиматерия является большой редкостью во Вселенной. И в этом заключен один из главных фундаментальных вопросов современной физики, ведь во время Большого Взрыва во Вселенной должно было образоваться равное количество материи и антиматерии. Но во все это вмешался какой-то неизвестный фактор, который нарушил баланс между количеством материи и ее антипода, и не дал всей Вселенной сразу же погибнуть в огне аннигиляции.

Поэтому ученые-физики путем изучения антивещества продолжают упорно искать этот неизвестный фактор, который может скрываться в самых незначительных различиях между определенными частицами материи и их античастицами. Согласно Стандартной Модели таких различий не должно быть, и если ученым удастся найти что-либо, это откроет перед ними целый новый мир совершенно иной физики.

Из сказанного чуть выше следует, что спектральные линии материи и антиматерии должны быть одинаковыми. Этот факт был проверен и подтвержден в 2016 году учеными CERN на примере водорода и аниводорода. Так же ученые достаточно долго задавались вопросом взаимодействия антиматерии с гравитацией, несмотря на кажущуюся простоту этого вопроса, поиски ответа на него заняли целые годы интенсивных исследований. Опять же, согласно той же Стандартной Модели, антиматерия должна взаимодействовать с гравитацией подобно обычной материи, но существует крошечный шанс того, что это взаимодействие может иметь "обратный знак" и антиматерия под воздействие гравитации будет "падать вверх".

Для проверки вектора взаимодействия антиматерии и гравитации ученые поместили антипротоны и ионы водорода в электромагнитное устройство, известное под названием ловушки Пеннинга. Находясь внутри ловушки, заряженные частицы движутся по циклической траектории под воздействием сложных магнитных полей. Измеряя частоты этого движения, ученые могут вычислить соотношение масс к зарядам частиц, которые должны быть одинаковыми для материи и антиматерии. Но любые различия, которые могли быть обнаружены, стали бы указанием на разницу во взаимодействии с силами гравитации.

То, что антиматерия взаимодействует с гравитацией, подобно обычной материи, не стало большой неожиданностью для ученых. О достоверности полученных результатов говорит то, что все измерения были проведены с точностью в 97 процентов, в четыре раза точней, чем подобные измерения, проведенные ранее.

Тем не менее, в оставшихся трех процентах скрывается крошечная лазейка, позволяющая закрасться во все это причудливым законам иной физики. Вполне вероятно, что другие эксперименты, использующие более простой подход, могут дать совершенно иные результаты, противоположные результатам, полученным учеными из CERN. И тогда это все станет не просто намеком, а огромным "дорожным указателем", показывающим направление на область физики, лежащей вне пределов Стандартной Модели.