Menu

Вчені охолодять антиречовину до наднизької температури

Ученые охладят антивещество до сверхнизкой температуры


Група вчених з університету Оберн в Алабамі (Auburn University in Alabama) розробила новий метод охолодження атомів і молекул антиречовини до наднизької температури. Така технологія може істотно полегшити проведення експериментів з антиречовиною, розкривають таємниці антиматерії, що дозволить у майбутньому знайти відповідь на фундаментальне питання - чому антиречовину в нашому Всесвіті є великою рідкістю порівняно із звичайною речовиною.

Перш ніж продовжити нагадаємо, що у кожної з часток є антипод, античастинка, несуча протилежний заряд. Приміром, у електрона, що має негативний заряд, є антипод - позитрон, частка, повторює за всіма параметрами електрон, але несе позитивний заряд. І коли частка стикається з античастинкою, вони взаємно знищуються, анігілюють, випускаючи в простір деяку кількість чистої енергії у вигляді випромінювання.

Нова технологія охолодження антиречовини зосереджена на охолодженні молекул антиводню, які містять один центр і один антипротон (молекула звичайного водню містить один електрон і один протон). Перші експерименти по охолодженню антиводню були проведені вченими в минулому році, хоча дослідження цього антиречовини проводяться вже досить давно.

"Кінцевою метою наших експериментів є порівняння всіх властивостей антиводню і звичайного водню" - розповідає Френсіс Робишо (Francis Robicheaux), вчений-фізик з університету Оберн, - "Антиводень, охолоджений до наднизьких температур, дозволить нам провести дослідження більш простими методами".

Крім того, що "замороженими" молекулами антиводню простіше маніпулювати і утримувати їх в пастки, енергія "гарячих" молекул може спотворити дані, одержувані в ході вимірювання властивостей цих молекул. Нова технологія охолодження заснована на використанні лазерного променя світла, за допомогою якого вчені "б'ють" по молекулі антиречовини. Такий удар змушує молекулу коливатися, вивільняючи деяку кількість енергії, з-за чого молекула охолоджується. Розроблена лазерна технологія дозволить вченим охолодити молекули антиводню в 25 разів сильніше, ніж це було досягнуто коли-небудь раніше.

"Зменшуючи теплову енергію молекули ми можемо провести більш точні вимірювання всіх цікавлять нас параметри" - розповідає Френсіс Робишо, - "Запропонований нами метод дозволяє зменшити теплову енергію молекули антиводню в десятки разів, у стільки ж разів буде збільшено і точність вимірювань".

Але, для того, щоб охолодити антиречовину, його спочатку потрібно зловити і утримувати в спеціальному пастці. З точки зору реалізації це досить складне завдання, адже варто антивеществу увійти в контакт з матеріалом пастки, відбудеться руйнування антиматерії і матерії. Тому, для утримання антиречовини вчені використовують складні системи сильних магнітних полів. Нова технологія охолодження антиречовини, зменшує теплову енергію молекул, дозволить вченим утримувати антиводень в пастці досить довгий час. Нагадаємо, що вченим CERN у 2011 році вдалося встановити своєрідний рекорд, утримуючи антиречовину в пастці протягом 16 хвилин.

Поки що вчені не випробовували свою технологію на атомах і молекулах цього антиречовини, але проведене комп'ютерне моделювання показало, що технологія охолодження буде працювати належним чином. Результати математичного моделювання вказують на те, що молекули антиводню будуть охолоджені до температури близько 20 милликельвинов, в той час, як раніше вдавалося їх охолодити до температури 500 милликельвинов.

"В реальності це буде зробити не дуже просто, для надійного охолодження потрібно лазер зі строго визначеною потужністю променя і довжиною хвилі світла" - розповідає Робишо, - "Навіть після охолодження буде дуже важко зловити і утримувати антиречовину в межах пастки. Але математичне моделювання показало, що майбутні отримані результати будуть коштувати зусиль, витрачених на їх отримання".

|