Антивещество впервые замедлили с помощью лазера
Античастицы, такие как позитроны и антипротоны, рождаются в результате распадов и столкновений частиц в коллайдере, после чего они очень быстро аннигилируют, если не успеть «выхватить» их и запереть в специальной вакуумной ловушке. Но даже в этом случае изучать их мучительно сложно, поскольку они перемещаются с головокружительной скоростью.
Для некоторых исследований это не главная проблема, но если вы хотите измерить притяжение гравитации применимо к античастицам, они должны «сидеть» как можно более неподвижно.
Эксперимент ALPHA в Европейской организации ядерных исследований (CERN) уже несколько лет работает над тем, чтобы притормозить частицы антивещества с помощью умного применения тщательно настроенных лазеров.
Эти эксперименты наконец принесли свои плоды: они успешно замедлили скорость антиводородных частиц со скорости гонщика «Формулы-1» до скорости автомобиля, едущего по пригородной улице.
«Нам уже удалось практически полностью остановить обычную материю, смешивая и сочетая различные методы, которые направляют энергию из их непосредственного окружения. Замедление антивещества — более сложная задача, требующая методов, которые не включают в себя его столкновение с частицами вещества, поскольку это привело бы к его немедленному распаду на вспышку излучения», — пишут исследователи.
На помощь ученым пришли лазерные лучи. Так как они не являются веществом, ими можно совершенно безопасно касаться античастиц, не боясь, что они аннигилируют. Поэтому лазеры могут стать своеобразными манипуляторами для управления античастицами. Однако технология лазерного охлаждения, давно отработанная на веществе, никогда не применялась к антивеществу.
В эксперименте ALPHA исследователи точно настроили лазеры, забрасывая античастицы фотонами таким образом, чтобы они случайно не возбуждались одновременно. Как и обычные атомы водорода, атомы антиводорода могут поглощать и рассеивать фотоны, теряя или увеличивая импульс. Этот эффект возникает только в том случае, если свет имеет правильную частоту.
Исследователи точно настроили лазеры, чтобы учесть скорость движения антиводорода, обеспечивая идеальную частоту фотонов при встрече. После десятка столкновений частица, движущаяся со скоростью около 300 километров в час, может замедлиться до менее 50 километров в час.
Нам придется подождать еще немного, прежде чем мы увидим результаты таких экспериментов, и подготовиться к тому, что даже во время «неторопливой прогулки» антивещества его секреты будет трудно познать.
Но любой результат экспериментов приблизит нас к пониманию того, почему вещество так превалирует над антивеществом во Вселенной, которая нам известна.
