Астрогалактика

Неуловимые атомы антиматерии, которая крайне редко встречается во Вселенной, удалось задержать на 16 минут ученым Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН). Физики заявляют о большом успехе и надеются, наконец, разгадать тайну исчезновения антивещества после Большого взрыва.
"Мы смогли задержать атомы антиводорода на тысячу секунд. Это целая вечность по меркам физики элементарных частиц", – заявил участник эксперимента "АЛЬФА", профессор физики Калифорнийского университета Джоэл Фаянс.

По словам ученого, поймать антиматерию чрезвычайно сложно, поскольку при взаимодействии с материей она превращается в энергию. Для своих целей исследователям пришлось воспользоваться специальной вакуумной камерой – Антипротонным замедлителем, который с помощью мощных магнитных полей удерживал атомы антиводорода от столкновения с материей.

Физики сравнивали уровни энергии двух противоположных веществ, чтобы доказать, что сила электромагнитного воздействия антивещества равноценна силе воздействия вещества. С этой целью они захватывали атомы антиводорода в магнитное поле и отключали его, после чего атомы антиматерии сталкивались с атомами материи и аннигилировали.

С помощью магнитной ловушки удалось задержать 309 антиатомов. В 2012 г. исследователи рассчитывают получить новую лазерную ловушку, которая может раскрыть больше информации о свойствах антиматерии.

Как надеются физики, новые данные могут дать ответ на фундаментальный вопрос. Согласно действующей теории, во время Большого взрыва, который создал Вселенную 13,6 млрд лет назад, антивещество и вещество должны были возникнуть в равном количестве. Однако антивещество куда-то исчезло. Понять, что с ним случилось, исследователи надеются уже в ближайшем будущем.

Попытки поймать антиматерию предпринимаются с середины XX века. В 1955 г. физикам удалось впервые получить античастицу протона – антипротон. Однако все попытки синтезировать из них целый атом антиводорода оканчивались безуспешно вплоть до последнего десятилетия прошлого века. Около 15 лет назад в ЦЕРН смогли получить первые несколько атомов антиматерии, но изучить их свойства до сих пор было невозможно: сразу же после появления они сталкивались с материей и пропадали. Продвинуться исследователям удалось лишь в ноябре прошлого года, когда в датском городе Орхус заработал Антипротонный замедлитель.

http://www.utro.ru/articles/2011/06/06/978499.shtml

Чем же так интересна холодная антиматерия? Ее исследование позволит подтвердить (или поставить под сомнение) справедливость таких основополагающих физических теорий, как Стандартная модель элементарных частиц и их взаимодействий и общая теория относительности. По современным представлениям энергетические спектры атомов водорода (состоящего из протона и электрона) и антиводорода (состоящего из антипротона и позитрона) должны быть полностью идентичны. Даже самое незначительное различие в структуре энергетических уровней атомов водорода и антиводорода будет свидетельствовать о нарушении CPT-инвариантности, являющейся следствием СТО и локальности взаимодействия частиц, и считающейся фундаментальным свойством существующих теорий элементарных частиц (CPT-инвариантность предполагает, что при совместном проведении трех преобразований - зарядового сопряжения (замены частиц на античастицы), пространственной инверсии (замены векторов r на -r) и обращения времени (замены t на -t) - не произойдет никаких изменений в картине протекания физических процессов). Еще один сюрприз может преподнести изучение влияния гравитационного поля Земли на атомы антиводорода: если удастся выявить отличия в действии силы тяжести на атомы водорода и антиводорода, то под вопросом окажутся существующие космологические представления, основанные на ОТО и предполагающие единообразие гравитационного взаимодействия всех известных и гипотетических видов материи.
Однако для того, чтобы стало возможным проведение как спектроскопических исследований атомов антиводорода, так и (в особенности) исследований действия силы тяжести на эти атомы, необходим не просто антиводород, но именно холодный антиводород в достаточно большом количестве. Дело в том, что управлять движением электрически нейтральной частицы (атома антиводорода) с помощью электрического и магнитного полей гораздо сложнее, чем движением антипротона или позитрона в отдельности, а соприкосновение антивещества с веществом (материалом ловушки, например), как известно, приводит к аннигиляции. Поэтому для планируемых экспериментов нужно иметь достаточно медленно движущиеся атомы антивещества, т.е. холодное антивещество.
Сказать, что задача получения холодного антивещества сложна - значит ничего не сказать: задача эта сложна фантастически. Начать хотя бы с того, что антипротоны рождаются в процессах столкновения высокоэнергетичных частиц (когда суммарная кинетическая энергия сталкивающихся частиц превышает энергию покоя пары протон-антипротон), поэтому необходимы достаточно мощные ускорители. Но получить антипротоны - это даже не полдела: необходимо их выделить и замедлить до разумных энергий, потом направить потоки антипротонов и позитронов в "место встречи", затормозить античастицы окончательно и, при этом, обеспечить столь высокий вакуум, чтобы античастицы имели достаточное время жизни. Только тогда можно рассчитывать на получение простейшего атома антивещества - антиводорода.
http://www.scientific.ru/journal/antihydrogen.html