Физици от ЦЕРН пишат в статия за списание Nature, че след проведени свърхточни измервания на магнитния момент на антипротоните не са открили никакви разлики между свойствата на материята и антиматерията. Това прави още по-загадъчна "липсата" на антиматерията и съществуването на Вселената изобщо.
„Всичките ни измервания показват, че материята и антиматерията притежават абсолютно идентични свойства. С други думи, Вселената просто не би следвало да съществува, но реалността е достатъчно убедителна в обратното твърдение. Следователно, необходимите различия все някъде следва да съществуват, но засега просто не знаем къде да ги търсим. Възниква въпросът: какво е нарушило симетрията в свойствата на материята“, пише Кристиан Смора, физик от Института RIKEN в Сайтама (Япония).
Основният въпрос на Вселената
Днес учените приемат, че в първите мигове след Големия взрив възникват еднакви количества материя и антиматерия. При това, Стандартния модел на квантовата физика показва, че свойствата на частиците антиматерия огледално повтарят характеристиките на материалните си близнаци, с изключение на заряда. Казано иначе, химическите и физическите свойства на атомите антиматерия и материя трябва да са идентични.
Тъй като материя и антиматерия анихилират при сблъскването си, по време на раждането на Вселената частиците им би следвало да се унищожат взаимно, пораждайки „море“ от гама-кванти и неутрино, без да остане нищо, от което да могат да се родят звездите, планетите и галактиките. Затова възниква въпросът, къде „се е дянала“ антиматерията и защо Вселената съществува.
Смята се, че една от причините за „асиметрията на материята“ може да се състои в съществуването на малки, но достатъчно съществени различия в „устройството“ и свойствата на частиците антиматерия. През последните години физиците откриха няколко намека за подобни различия, например в масите на протоните и антипротоните – ясно е, че такива са налице, но точното им измерване е затруднено от ниската точност на съвременните прибори и микроскопичните мащаби на тази асиметрия.
По принцип, подобни измервания се извършват с особена апаратура, която физиците наричат „примка на Пенинг“. Представлява особена камера, в която йони и частици антиматерия се улавят и поддържат с помощта на мощни магнитни и електрически полета, които карат уловените частици да обикалят вътре в примката по вълнообразна линия, въртейки се в кръг. По математически път може да бъде изчислено положението на всяка частица в този кръг, което улеснява измерването на свойствата ѝ.
В търсене на „новата физика“
Смора обяснява, че примките на Пенинг позволяват да се извършват много точни измервания, но тази точност е недостатъчна за пълноценни търсения на разликите между материя и антиматерия – флуктуациите на магнитните полета, удържащи частиците на едно място, постепенно започват да внасят шумове в резултатите на експеримента.
Смора и колегите му са успели да преодолеят този проблем и са повишили точността на измерванията 350 пъти с помощта на много прост и остроумен метод – използвали са не една, а две примки на Пенинг, едната от които работи в стайна температура, а другата – при почти абсолютната нула.
Първата установка се използва не за измерване на свойствата на антипротона, а за да се установи колко бързо се въртят частиците под въздействието на магнитните полета в примката на Пенинг. Тези данни са нужни, за да се „елиминират“ подобни шумове от измерванията, провеждани във втората примка, където паралелно е пускан втори антипротон.
Благодарение на тази „хитрина“ японски и немски физици, работещи с частици антиматерия в ЦЕРН са успели да установят, че магнитният момент на антипротона, т.е. показателят колко силно частицата реагира на външни магнитни полета, съвпада с аналогичните стойности за протона с точност до 9-тия знак след десетичната запетая.
Екипът физици твърдят, че точността на измерванията може да бъде повишена още 10 пъти, но вече може да се твърди, че различията между материя и антиматерия едва ли се крият в още по-малки разминавания на свойствата на протони и антипротони. При такъв случай, предполагаемите свойства на новородената Вселена ще са несъвместими с това, което знаем за Големия взрив, което прави загадката с изчезването на антиматерията още по-интересна и неразбираема, пишат в заключение физите.
0 коментара:
Публикуване на коментар