AEgIS готовится проверить свободное падение антивещества
2021-02-12 00:00:00
Это фундаментальный закон физики, который может сформулировать любой фанат науки: материя падает под действием силы тяжести. Но как насчет антивещества, которое имеет ту же массу, но противоположный электрический заряд и спин?
Согласно общей теории относительности Эйнштейна, гравитация должна относиться к материи и антивеществу одинаково. Таким образом, обнаружение даже малейшей разницы в скорости их свободного падения привело бы к революции в нашем понимании. В то время как свободное падение вещества было измерено с точностью примерно до одной доли на 100 триллионов, прямых измерений антивещества еще не проводилось из-за сложности его производства и содержания в больших количествах.
В статье, недавно опубликованной в журнале Nature Communications Physics, коллаборация AEgIS и Antiproton Decelerator (AD) ЦЕРН сообщает о важной вехе на пути к этой цели. Используя новые методы, разработанные в 2018 году, команда продемонстрировала импульсное производство атомов антиводорода, что позволяет с высокой точностью определить время образования антиатомов.
"Это первый случай, когда импульсное образование антиводорода было установлено в масштабах времени, которые открывают дверь для одновременного манипулирования образующимися атомами с помощью лазеров или внешних полей, а также возможности применения того же метода для импульсного образования других антипротонных атомов ", - говорит представитель AEgIS Майкл Дозер из ЦЕРН. «Знание момента образования антиводорода - мощный инструмент».
ЦЕРН - единственное место в мире, где можно производить и детально изучать антиводород. Антиводород - идеальная система для проверки гравитационного свободного падения и других фундаментальных свойств антивещества, поскольку она имеет долгий срок жизни и электрически нейтральна.
Первое производство низкоэнергетического антиводорода, о котором сообщили в 2002 году коллаборации ATHENA и ATRAP в AD, включало "трехчастичную" рекомбинацию облаков антипротонов и позитронов. С тех пор неуклонный прогресс сотрудничества AD с ALPHA в производстве, манипулировании и улавливании все больших количеств антиводорода позволил детально определить спектроскопические и другие свойства антивещества.
В то время как трехчастичная рекомбинация приводит к почти непрерывному источнику антиводорода, в котором невозможно определить время образования антиатома, AEgIS использовала альтернативный процесс «перезарядки», при котором образование атомов антиводорода запускается точным лазерным импульсом. Это позволяет определить время образования 90% атомов с погрешностью около 100 нс.
Прежде чем AEgIS сможет измерить влияние гравитации на антивещество, требуется несколько дальнейших шагов, включая формирование импульсного пучка, больших количеств антиводорода и возможность сделать его более холодным. «С учетом всего трех месяцев работы пучка в этом году и большого количества нового оборудования, которое должно быть введено в эксплуатацию, 2022 год, скорее всего, станет годом, когда мы установим формирование импульсного пучка, что является предварительным условием для выполнения измерения силы тяжести», - объясняет Дозер.
После экспериментального измерения, проведенного коллаборацией ALPHA в 2013 году, планируется в ближайшие годы измерить свободное падение антиатомов на уровне 1%.
Полностью материал можно прочитать здесь.