Антиматерия в плену у группы АЛЬФА

Лаборатория Беркли

5 июня 2011 года

АЛЬФА - международная команда ученых, работающих в ЦЕРНЕ, Женева, сообщила о сохранении 309 атомов антиводорода, некоторые из которых удалось держать стабильными более тысячи секунд (почти 17 минут) с уверенностью, что можно значительно увеличить и это время.

В 2010 году АЛЬФА объявила, что им впервые удалось сохранить атомы антиматерии - 38 атомов антиводорода удалось держать около одной шестой секунды. Затем АЛЬФА удавалось держать антиатомы все большее и большее время.

Говорит Фаджанс (Fajans), участник АЛЬФА: “Возможно, самый важный аспект этого результата - что атомы антиводорода в основном состоянии обычно уничтожаются всего лишь за секунду, а полученные нами - первые антиатомы в основном состоянии, пойманные человеком.” Поскольку все точные измерения требуют наличия атомов в основном состоянии, достижение АЛЬФА открывает путь к новым экспериментам в области антиматерии.

Главный компонент атомной ловушки АЛЬФА - сверхпроводящий 8-полюсной магнит, разработанный Лабораторией Беркли. Для создания и удержания антиводорода ловушке нужно 15 минут.

“Пока единственным способом определить, что мы поймали антиатом является отключение магнита,” говорит Фаджанс. “Когда анти-атом касается стенки ловушки, он аннигилирует, говоря нам, что нам удалось сделать. Сначала мы отключали ловушку как можно скорее, чтобы уловить антиматомы и не пропустить ни одного.”

Говорит Вуртель (Wurtele), еще один участник команды, “Для начала нам надо было показать, что мы действительно можем поймать антиводород. Как только мы это доказали, мы начали улучшать систему, быстро прогрессируя для достижения настоящих количественных изменений.”

В атоме антиводорода (сверху) позитивно заряженный антиэелектрон (или позитрон) вращается вокруг отрицательно заряженного протона - зеркальное отражение обычного атома водорода (внизу). (Chukman So, copyright © 2011 Wurtele Research Group. All rights reserved.)

Сначала АЛЬФА могли поймать только один антиатом на 10 попыток, но Фаджанс отмечает, что в наилучшем своем состоянии аппарат АЛЬФА может ловить один антиатом в каждой попытке.

Хотя физические установки могут разниться, способности АЛЬФА удерживать антиатом в магнитной ловушке тысячу секунд, и, вполне вероятно, еще дольше, сравнимо со временем удержания обычных атомов в магнитном поле.

“Тысяча секунд - время, более, чем достаточное для выполнения измерений на плененных антиатомах,” гвоорит Фаджанс. “Например, это достаточно для взаимодействия антиатомов с лазерными лучами или микроволновым излучением.” В ЦЕРНЕ, шутит он, этого достаточно "для перерыва на кофе"

АЛЬФА смогли не только создавать и сохранять долгоживущие атомы антиводорода, но также измерить распределение их энергий.

“Это был первый эксперимент над пойманными атомами антиводорода,” говорит Вуртель. “Этим летом мы планируем новые эксперименты с микроволновым излучением. Возможно, мы измерим изменения в атомном состоянии антиатомов, наведенные микроволновым излучением.” С этими и другими экспериментами АЛЬФА собирается определить свойства антиводорода и измерить с большей точностью ассиметрию в балансе материя-антиматерия.

Для этого потребуется дальнейшая модернизация аппарата АЛЬФА. В настоящее время у экспериментаторов нет доступа лазера в ловушку, а лазеры очень важны для спектроскопических измерений и для "охлаждения" атомов антиводорода (т.е. для перевода атомов в состояния с более низкими энергиями) с целью продолжения экспериментов.

Фаджанс - “Мы надеемся, что лазеры смогут работать с ловушкой в 2012 году, дав нам возможность перейти на следующий уровень экспериментов.”