Атомные часы на редких изотопах помогут найти антиматерию
Logo
Cover

Ученые считают, что в начале формирования Вселенной материи и антиматерии было поровну. Но сейчас антиматерии в видимом нами пространстве почти нет. Физики США и Китая намерены создать сверхчувствительные атомные часы, которые помогут раскрыть эту загадку.

1311

Ответ на вопрос об исчезновении антиматерии может корениться в природе сил, действующих между субатомными частицами, которые меняются, если обратить время. Теоретически такое нарушение обращения времени — ключевой ингредиент, необходимый для раскрытия загадки отсутствующей антиматерии.

Силы, нарушающие обращение времени, приводят к появлению в частицах свойств постоянного электрического дипольного момента (ЭДМ). Более 60 лет физики искали его где только могли, но безуспешно. Однако недавние теории физики частиц предсказывают, что электрические дипольные моменты измеримы. Ученые ищут их в нейтронах, молекулах и атомах, рассказывает Phys.org.

В поисках электрического дипольного момента часто применяют атомные часы, работающие в управляемом магнитном поле (однородном в пространстве и стабильном во времени). В электрическом поле сверхстабильные атомные часы с ненулевым ЭДМ будут идти слегка быстрее или медленнее.

Успех такого эксперимента зависит от того, насколько хорошо физики могут контролировать окружающее магнитное поле и другие факторы среды.

ЭДМ атомов подвержен силам, возникающих в ядерной среде. Лучшую преграду этим воздействиям дает изотоп ртути-199. Однако команда ученых из Аргоннской национальной лаборатории, Университета штата Мичиган и Университета науки и технологии Китая решила создать более чувствительные часы при помощи изотопа радия-225.

Редкий изотоп радия-225 — привлекательная альтернатива. Эллиптическая форма его ядра усиливает наблюдаемый ЭДМ на порядки по сравнению с почти сферической ртутью-199.

Для того чтобы выполнить эксперимент, атомные часы на радии-225 должны быть стабильны всего лишь в течение менее одной секунды раз в два года. Это сложно, но реально. А в будущем, если ученые возьмут еще более грушевидные ядра, например, изотопа протактиния-229, чувствительность поиска ЭДМ возрастет еще в тысячу раз.

«Мы, все что мы видим и остальная часть наблюдаемой Вселенной существуем потому, что антиматерия исчезла во время рождения Вселенной, — говорит Сингх. — Открытие нового источника нарушения обращения времени, возможно, при помощи ядра редкой формы, станет началом объяснения, как это произошло».

Два эксперимента по изучению воздействия на антиматерию гравитации провели в конце прошлого года физики ЦЕРН. Они искали ответ на вопрос, реагирует ли антиматерия на гравитацию тем же образом, что и обычная материя?