Новая ловушка для антиматерии поможет раскрыть один из главных секретов Вселенной

 Физики из CERN разработали новую ловушку для антиматерии, которой требуются секунды для охлаждения образцов, а не часы. Новшество позволит узнать больше об одном из самых загадочных явлений Вселенной — барионной асимметрии.

F. Smmer/JGU

Для изучения антиматерии необходимо собрать ее в специальные ловушки, но процесс охлаждения этого вещества до сих пор был очень неэффективен. Ученые нашли способ сделать этот процесс быстрее и достичь нового температурного рекорда для античастиц

Антивещество — это своего рода «злой близнец» обычной материи, которая доминирует в окружающем нас мире. Основное различие между ними заключается в знаке заряда частиц. Это небольшое различие имеет важное значение — если частицы материи и антивещества когда-либо встретятся, они уничтожат друг друга в результате процесса аннигиляции и превратятся в кванты высокоэнергетичного излучения.

К счастью для нас, антивещество сегодня крайне редко встречается во Вселенной, но ученые не уверены, почему так происходит. Согласно Стандартной модели, в результате Большого Взрыва должно было возникнуть равное количество материи и антивещества, которые затем должны были столкнуться и уничтожить большую часть содержимого Вселенной еще до того, как она образовалась. Тот факт, что мы сейчас здесь, чтобы подвергнуть это сомнению, показывает, что этого не произошло. Ответ на вопрос «почему?» остается до сих пор неизвестным.

Чтобы решить эту проблему, исследователям нужно изучать антиматерию. Но делать это не так-то просто, ведь все вокруг состоит из обычных частиц и античастицы будут просто аннигилировать при столкновении с ними. Поэтому физики придумали специальные ловушки, которые удерживают античастицы и не дают им столкнуться с обычным веществом. Физики из CERN теперь создали новую версию этих ловушек для охлаждения антивещества, которая увеличивает объем частиц, которые можно использовать в эксперименте, и повышает точность измерений.

Ключевой элемент ловушек для антивещества — лазеры, которые охлаждают эту материю. Однако прямое лазерное охлаждение не особо эффективно и не позволяет быстро понизить температуру античастиц. В новой работе ученые предложили охлаждать образцы косвенно при помощи лазерного охлаждения близлежащих ионов, которые затем поглощают тепло частиц антиматерии. Но тут возникла другая проблема: поместить материю и антиматерию в одну емкость не представлялось возможным.

Поэтому в своей работе физики соединили две ловушки со сверхпроводящей резонансной электрической цепью. Одна ловушка содержала облако ионов бериллия, в то время как в другой находился один антипротон. Когда бериллий охлаждается лазером, энергия передается от антипротона по контуру к ионам, таким образом охлаждая его. По словам авторов, такой метод позволяет охладить антиматерию до более низких температур, чем обычно, и за более короткое время — теперь вместо часов для этого требуются секунды.

Статья опубликована в журнале Nature.