Logo
Cover

В рамках эксперимента по измерению — с чрезвычайно высокой точностью — отношений заряда к массе протонов и антипротонов, ученые из коллаборации BASE при ЦЕРН обнаружили, что вещество и антивещество реагируют на воздействие гравитации до определенной степени одинаково.

Вещество и антивещество — одна из самых интересных проблем современной физики. Их отличие заключается только в заряде, по всем остальным параметрам они эквивалентны. Однако возникает вопрос, откуда взялась так называемая «барионная асимметрия», то есть как так вышло, что Вселенная в основном состоит из материи, а антиматерии в ней почти нет? Ответ на этот вопрос может подсказать, как возникли условия нашего существования.

В попытке приблизиться к решению этой загадки ученые исследуют взаимодействие вещества и антивещества с гравитацией. В частности, не реагирует ли антиматерия на силу тяжести иначе, чем материя, что нарушало бы слабый принцип взаимодействия Эйнштейна. Однако, как показал эксперимент BASE, в строгих рамках под действием гравитации антиматерия ведет себя так же, как материя, до степени трех частей к 100, то есть гравитационное ускорение материи и антиматерии одинаково в пределах 97% от возникшего ускорения, пишет Phys.org.

Исследование длилось полтора года. Ученые заключили антипротоны и отрицательно заряженные ионы водорода в ловушку Пеннинга. В этом устройстве частицы следуют циклической траектории с частотой, приближенной к частоте циклотрона. Добавляя в ловушку антипротоны и отрицательно заряженные ионы водорода, они смогли измерить, при равных условиях, частоту циклотрона для двух типов частиц, сравнив, таким образом, отношение заряда к массе.

«Таким образом, мы смогли понять, что они по сути эквивалентны, с точностью в четыре раза большей, чем предыдущие измерения, — сообщил Штефан Ульмер, руководитель проекта. — При таком уровне CPT-инвариантности причинность и локальность находятся в пределах релятивистских квантовых теорий поля Стандартной модели».

По словам Ульмера, точность гравитационного взаимодействия в 3% позволяет заключить, что если другие команды физиков получат результаты, которые отличаются от измерений его группы, это может привести к появлению совершенно новой физики.

Команда физиков из США, Германии и Швеции разработала в прошлом году относительно простой способ производства антиматерии при помощи двух лазеров, направленных друг на друга. Столкновение двух лучей воспроизводит условия, близкие к тому, что происходит в нейтронной звезде, когда свет преобразуется в вещество и антивещество.