Направление, в котором падает антиматерия

17.11.2018

Из школьного курса физики нам известно, что молоток и легчайшее перышко, будучи помещенными в вакуум, упадут на поверхность в один и тот же момент. Это было наглядно продемонстрировано американскими астронавтами миссии Apollo 15, а теперь ученые европейской организации ядерных исследований CERN планируют внести в этот простой эксперимент экзотический элемент, они будут "бросать" частицы антиматерии в вакуумной камере и наблюдать за воздействием на них сил гравитации. И, вполне возможно, что антиматерия будет "падать вверх" в силу своей анти-природы.

В нашем мире у каждой элементарной частицы имеется соответствующая ей по всем параметрам, за исключением противоположного электрического заряда, пара. Если обычная частица и античастица сталкиваются в пространстве, они взаимно уничтожаются, превращаясь в чистую энергию. Естественно, что такое свойство антиматерии затрудняет ее получение, хранение и изучение. В 2010 году ученым CERN удалось поймать в магнитной ловушке и изучить антиматерию, хотя время хранения антиматерии составляло всего доли секунды. Но уже в следующем году время удержания антиматерии в ловушке было увеличено до 16 минут.

Существующие физические теории предсказывают, что силы гравитации должны воздействовать на антиматерию точно также, как и на нормальную материю. Но это предположение должно быть проверено на практике, ведь даже небольшие отклонения теории от практики способны внести огромные изменения в существующую Стандартную Модель физики элементарных частиц. В рамках таких "проверочных" экспериментов несколько лет назад группа ученых CERN изучила оптический спектр антиводорода и нашла, что этот спектр абсолютно идентичен спектру нормального водорода.

Еще одним фундаментальным вопросом является то, как реагирует антиматерия на силы гравитации. Согласно теории, частицы антиматерии должны падать в гравитационном поле точно так же, как и частицы обычной материи. Но существует один шанс из миллиона, что частицы антиматерии будут падать в обратном направлении. И это можно будет узнать, лишь высвободив антиматерию из "объятий" удерживающей ее электромагнитной ловушки.

Проблема антиматерии и гравитации будет изучаться в ходе двух экспериментов, в которых, сразу после получения частиц антиматерии, будут отключены удерживающие их магнитные ловушки. А чувствительные датчики будут регистрировать всплески энергии и их точное положение. По получаемым данным ученые вычислят траекторию движения частиц антиматерии и измерят величину эффектов воздействия на них сил гравитации.

Основным различием между двумя экспериментами является метод получения антиматерии и ее подготовка к броску в свободное падение. Первый из экспериментов, ALPHA-g, базируется на уже существующем оборудовании эксперимента ALPHA, которое позволяет ученым создавать антиматерии и удерживать ее в ловушке. Антипротоны получаются при помощи установки Antiproton Decelerator (AD) и объединяются с позитронами для создания нейтральных атомов антиводорода. Именно нейтральная природа атомов антиводорода и позволяет избежать влияния на него других сил и точно измерить влияние сил гравитации.

Второй эксперимент, GBAR, черпает антипротоны из замедлителя ELENA и комбинирует их с позитронами, полученными при помощи маленького линейного ускорителя. Антипротоны (ионы антиводорода) охлаждаются до 10 микрокельвинов и при помощи света лазера превращаются в нейтральные атомы. Полученные антиатомы попадают в подготовленную ловушку, где производится их дальнейшее изучение.

К сожалению, на проведение этих экспериментов требуется очень много времени. А ситуация усугубляется еще тем, что через несколько недель ускорители CERN будут снова закрыты на два года, в течение которых будет производиться их коренная модернизация, которая приведет к превращению нынешнего Большого Адронного Коллайдера в установку следующего поколения, в Большой Адронный Коллайдер с высокой яркостью (High-Luminosity Large Hadron Collider, HL-LHC). Но ученые экспериментов GBAR и ALPHA-g рассчитывают, что оставшегося времени им должно хватить для проведения экспериментальной части исследований, а обработать собранные при этом данные можно будет и немногим позже.

<< Назад: Автомобильные шины загрязняют мировой океан микропластиком 18.11.2018

>> Вперед: Обнаружена главная причина любви к алкоголю 17.11.2018

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Происхождение изображений ИИ становится все труднее установить 06.09.2026

Генеративный искусственный интеллект способен создавать изображения, в которых угадываются особенности определенных художественных стилей, однако установить источник конкретного визуального элемента оказывается значительно сложнее. Исследование специалистов лаборатории MIT CSAIL показывает, что по мере увеличения обучающего набора данных надежно определить, какое именно изображение повлияло на результат работы модели, становится практически невозможно. Чтобы изучить эту проблему, исследователи создали около двух десятков собственных диффузионных моделей и обучили их на наборах, содержащих от нескольких сотен до сотен тысяч изображений. В экспериментах использовались фотографии лиц, а также произведения различных художников. Независимо от размера и состава наборов данных ученые наблюдали одну закономерность: чем больше изображений использовалось для обучения, тем труднее становилось определить вклад отдельной работы в последующий результат. Это явление авторы назвали "утратой атрибуц ...>>

Часы Casio G-Shock GBX-H5600KI-5 06.09.2026

Casio представила новую модель часов G-Shock GBX-H5600KI-5, которая сочетает характерную для серии механическую прочность с возможностями, свойственными современным спортивным часам. Новинка создана на базе G-LIDE GBX-H5600 в сотрудничестве с профессиональным серфером Каноа Игараси. Часы оснащены оптическим датчиком сердечного ритма и акселерометром, а обработку собранных данных обеспечивают алгоритмы Polar. Благодаря этому устройство способно оценивать тренировочную нагрузку, восстановление во время сна и другие спортивные показатели. Кроме того, часы определяют уровень насыщения крови кислородом, хотя Casio отдельно подчеркивает, что данная функция не предназначена для медицинской диагностики. Важной особенностью GBX-H5600KI-5 остается продолжительное время автономной работы. При активном использовании пульсометра и спортивных функций часы способны работать около 35 часов, тогда как в обычном режиме без постоянного измерения пульса этот показатель достигает примерно одного меся ...>>

Краски из природных кристаллов дают яркий цвет без токсичных пигментов 05.09.2026

Яркие цвета окружают человека повсюду - от лакокрасочных покрытий и тканей до косметики и декоративных материалов. Однако многие привычные красители постепенно разрушаются под воздействием солнечного света, из-за чего поверхность теряет первоначальную насыщенность. Кроме того, некоторые синтетические пигменты содержат токсичные соединения и тяжелые металлы. Исследователи Северо-Восточного университета предложили альтернативный подход, вдохновленный природой, где насыщенные и устойчивые цвета формируются не за счет химических красителей, а благодаря микроскопической структуре материала. Именно такой механизм отвечает за характерное сияние опалов, переливы павлиньих перьев и яркие оттенки крыльев некоторых бабочек. В данном случае цвет возникает не потому, что вещество поглощает определенные длины волн света, а благодаря взаимодействию света с особым расположением мельчайших кристаллов. Они преломляют и отражают свет, вызывая интерференционные эффекты, в результате чего формируются на ...>>

Адаптивный полупроводник программируется светом 05.09.2026

Традиционный подход к развизвитю электроники имеет естественные ограничения: уменьшение размеров элементов становится сложнее, а их характеристики после изготовления практически невозможно изменить. Исследователи инженерного факультета Принстонского университета предложили иной путь. Вместо дальнейшего миниатюризирования существующих компонентов они разработали сверхтонкий полупроводниковый материал, способный менять свои свойства под воздействием света. Новый материал имеет толщину всего в несколько молекул, но при этом обладает необычной способностью многократно перестраивать свои электрофизические характеристики. Обычные полупроводники, применяемые в компьютерах и бытовой электронике, в основном получают заданные свойства еще на этапе производства и затем реагируют на поступающие электрические сигналы. Разработка специалистов из Принстона ведет себя иначе: ее параметры можно изменять уже после изготовления устройства. Секрет такой адаптивности заключается в сочетании сверхтонк ...>>

Нанопокрытие может помочь сохранить воду в озерах и водохранилищах 04.09.2026

Испарение представляет собой одну из наиболее заметных причин потери запасов пресной воды, особенно в регионах с жарким и сухим климатом. По мере повышения температуры эта проблема становится еще более актуальной: вода из озер, дамб и искусственных водохранилищ быстрее переходит в атмосферу, сокращая объем ресурсов, доступных для населения, сельского хозяйства и промышленности. Один из возможных способов замедлить этот процесс предложил физик Даниэль Кваси Кпегло, недавно получивший степень PhD по физике. Разработанная им концепция предполагает использование очень тонкого плавучего покрытия из наноматериала. Предполагается, что такой слой будет располагаться непосредственно на поверхности воды и выполнять роль своеобразного защитного "одеяла". Его задача заключается в ограничении количества инфракрасного теплового излучения Солнца, достигающего поверхности водоема, благодаря чему вода должна нагреваться медленнее и испаряться в меньшем объеме. Проблема, которую пытается решить ис ...>>

Случайная новость из Архива Сверхтонкий сверхпровод 01.10.2011 Возможно, в сверхтонкой пленке удастся обрести горячую сверхпроводимость. С того дня, как Георг Беднорц и Карл Мюллер (Нобелевская премия 1987 года) открыли высокотемпературную сверхпроводимость купрата иттрия и поняли, что за нее отвечает дефектность его структуры - недостаток атомов кислорода по сравнению со стехиометрией, материаловеды много раз пытались сделать следующий шаг и получить горячую сверхпроводимость (при комнатной температуре). Но успеха не добились. Принципиально новое направление поисков предложил профессор Арканзасского университета Яак Чахальян. Он считает, что помочь могут упругие напряжения, которые возникают в тонкой пленке при ее выращивании.Пока пленка тонкая, ее атомы должны подстраиваться под кристаллическую решетку подложки. По мере увеличения толщины пленки мощность напряжений возрастает, и они сначала порождают дефекты решетки, а потом пленка начинает коробиться и отслаиваться от подложки, что едва ли улучшит проводящие свойства. Поэтому никто всерьез не занимался поиском сверхпроводимости в такой напряженной пленке. Но Чахальян с коллегами сумели вырастить пленку сверхпроводящей керамики так, что она получилась одноатомной, бездефектной и даже как будто недеформированной. Исследования на синхротроне показали, что напряжения удается погасить не изменением длин межатомных связей, а за счет их вращения. Это вращение может сказаться и на свойствах сверхпроводящих пар электронов, придав им дополнительную устойчивость при высокой температуре.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026