Ученые разрабатывают методы определения разницы между магнитными моментами протонов и антипротонов и видят, что они одинаковы.
Зачем мы вообще здесь? Нет, не в смысле «в чем смысл всего этого», но почему материя и антиматерия не уничтожили полностью друг друга, Вселенную и нас? В природе две идентичные вещи, которые сдвинуты по фазе друг к другу на 180° - материя и антиматерия - нейтрализуют друг друга. Итак, эм, зачем мы здесь?
В аудио, например, две одинаковые звуковые волны, которые не совпадают по фазе, создают тишину:
Так что, даже если, скажем, вы говорите об идентичных записях чего-то громкого, например автомобильного гудка, вы получите:
гудок +
гудок=
нет сигнала
Итак, у нас есть проблема с тем, что материя и антиматерия этого не делают, или, вернее, у нас должна быть проблема. Стандартная модель физики говорит, что когда Вселенная возникла в результате Большого Взрыва, было создано равное количество материи и антиматерии, которые должны были - в нашем нынешнем понимании - уничтожить друг друга, предотвратив формирование Вселенной, какой мы ее знаем.
Ученые думают, что должно быть что-то, с чем мы еще не сталкивались, что делает материю и антиматерию на самом деле не идентичными. Только что опубликованное в журнале Nature исследование раскрывает разочаровывающие результаты недавних поисков этой разницы в ЦЕРНе. Кристиан Сморра, физик из их коллаборации с Барион-антибарионной симметрией (BASE), говорит: «Асимметрия должна где-то здесь существовать, но мы просто не понимаем, в чем разница», потому что «Все наши наблюдения обнаруживают полную симметрию между материи и антиматерии, поэтому Вселенной на самом деле не должно существовать.”
Ранее ученые пытались найти какую-то разницу помимо полярности в материи и антиматерии, измеряя их массу и электрический заряд, а в прошлом году изучали свойства атомов водорода и антиводорода: Ничего..
Одним из аспектов, который ученые не могли точно сравнить раньше, были магнитные моменты протона и антипротона - просто не было возможности сделать это. (Магнитный момент - это мера тенденции объекта выравниваться с магнитным полем.) Итак, десять лет назад команда BASE начала пытаться выяснить, как они могли это сделать.
Замедлитель антипротонов BASE в ЦЕРНе (СТЕФАН СЕЛЛНЕР, ЛАБОРАТОРИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ СИММЕТРИЙ, РИКЕН, ЯПОНИЯ)
В 2014 году BASE объявила о своем первом прорыве: они смогли измерить магнитный момент протонов, захватив их в магнитное поле и индуцируя квантовые скачки во вращении поля с помощью отдельного магнитного поля.
Как бы это ни было сложно, провести такое же измерение с антипротонами было еще сложнее, поскольку антипротоны немедленно разрушаются при контакте с обычным веществом, например с одним из контейнеров ученых.
Команда выяснила, как увеличить продолжительность жизни антипротонов, удерживая их в инновационном специальном медном цилиндре с иридиевым покрытием.
Говорят, камера выглядит не так, как банка Pringle. (ПРОДАВЕЦ, И ДРУГИЕ)
CERN описывает работу камеры, самого эффективного из когда-либо созданных контейнеров с антивеществом:
Ловушка резервуара находится внутри цилиндра объемом 1,2 литра. Частицы захватываются двумя перекрывающимися магнитным и электрическим полями, которые удерживают частицы в небольшом объеме в центре ловушки. С одной стороны ловушки есть металлическое окно, достаточно тонкое, чтобы пропускать антипротоны, но достаточно прочное, чтобы обеспечить полную изоляцию снаружи. Все остальные стороны ловушки сделаны из твердой меди. Затем цилиндр охлаждают жидким гелием примерно до 6 К (-267 °C), так что создается почти идеальный вакуум.
Поток антипротонов был запущен в холодный контейнер 12 ноября 2015 года, и команда смогла удерживать их там впечатляющие 405 дней.
За это время они смогли запустить процедуру измерения магнитного момента, которую они использовали для протонов.
Новое исследование документально подтверждает результаты их усилий: магнитный момент антипротона с точностью до девяти знаков составляет −2,7928473441 МН (МН - символ микроньютоновской силы). И угадай что? Это идентично магнитному моменту протона. Может ли разница лежать где-то за девятью математическими знаками?
Возможно, но, как утверждает Штефан Ульмер, руководитель группы BASE, «этот результат является кульминацией многолетних непрерывных исследований и разработок, а также успешным завершением одного из самых сложных измерений, когда-либо существовавших». исполняемый на инструменте-ловушке Пеннинга».
Итак, на данный момент загадка продолжается, и ученые будут продолжать расследование в надежде разгадать эту фундаментальную загадку: почему мы здесь?