Якщо гравітація притягує матерію донизу, то куди падає антиматерія?
Джерело:
NatureЗгідно із Загальною теорією відносності Ейнштейна, матерія та антиматерія повинні падати на Землю однаково під дією гравітації. І хоча це не викликало великих сумнівів серед науковців, вони все ж вирішили перевірити, чи дійсно це так, чи антиматерія демонструватиме протилежні властивості й у цьому параметрі.
Деталі експерименту
Нова стаття описує експерименти, проведені у ЦЕРН. Виявилося, що атоми антиводню — позитрон, що обертається навколо антипротона — падають на Землю так само, як і їхні еквіваленти з матерії.
Дивіться також Фізика аттосекунд: за що отримали Нобелівську премію з фізики 2023 року
Це був перший прямий експеримент, у якому дійсно спостерігається гравітаційний вплив на рух антиматерії. Це важлива віха у вивченні антиматерії, яка досі спантеличує науковий світ через її очевидну відсутність у Всесвіті.
Чому очевидну? Річ тім, що антиматерія при контакті з матерією миттєво анігілює, тобто вони взаємознищуються. Прийняті сьогодні теорії говорять, що при створенні Всесвіту з'явилося порівну матерії та антиматерії. Але в такому разі вони повинні були прореагувати одне з одним ще мільярди років тому і сьогодні не існувало б абсолютно нічого – ні зірок, ні планет, ні нас. Тож учені багато років намагаються зрозуміти, куди поділася вся антиматерія: чи наші теорії хибні і її просто було менше з самого початку, чи вона якимось чином змогла миттєво відділитись і ховається від нас у незвіданих ділянках Всесвіту.Атоми антиводню є електрично нейтральними і стабільними частинками антиречовини. Ці властивості роблять їх ідеальними системами для вивчення гравітаційної поведінки антиматерії. Гравітація — це сила тяжіння між двома об'єктами, що мають масу. Вона є найслабшою з чотирьох фундаментальних сил природи.
Атоми антиводню створюють, беручи негативно заряджені антипротони і пов'язуючи їх із позитивно зарядженими позитронами, накопиченими з джерела натрію-22. Потім нейтральні, але злегка магнітні атоми антиматерії утримують у магнітній пастці, яка запобігає їхньому контакту з матерією та анігіляції. Команда побудувала вертикальний апарат, який дає змогу вимірювати, як атоми антиводню анігілюють із речовиною, коли магнітне поле пастки вимикається, дозволяючи атомам почати рухатись в ту чи іншу сторону.
Вчені захоплювали групи приблизно по 100 атомів антиводню, потім повільно звільняли від пастки атоми протягом 20 секунд, поступово зменшуючи струм у верхньому і нижньому магнітах.
Для речовини ця дія призводить до виходу близько 20% атомів через верхню частину пастки (тобто вилітають доверху) і 80% через нижню (падають униз через гравітацію). Антиречовина в експерименті поводилася так само.Тепер учені хочуть порівняти швидкість їхнього падіння.