В ЦЕРНе доказали влияние гравитации на антивещество

27 сентября международная группа физиков сообщила о важном открытии в области антивещества. Похоже, что антивещество реагирует на гравитацию так же, как обычная материя, подтверждая теории, предложенные Альбертом Эйнштейном более века назад.

Этот результат знаменует собой первое в истории прямое наблюдение свободно падающего антивещества, в котором атомы состоят из антипротонов вместо протонов и антиэлектронов (позитронов) вместо электронов. Антипротоны - это в основном отрицательно заряженные протоны (протоны положительны в атомах обычной материи), а позитроны - это положительно заряженные электроны (электроны отрицательны в атомах обычной материи).

Новое исследование в конечном счете доказало, что атомный антиводород, состоящий из одного антипротона в центре с положительно заряженным позитроном, вращающимся вокруг него, притягивается вниз из—за гравитации, а не вверх, как можно было бы ожидать от формы материи, которая представляет собой "противоположность" обычной материи.

Более того, спустя почти три десятилетия после того, как антиводород был впервые создан в лаборатории, сегодняшний научный триумф является еще одним подтверждением общей теории относительности Эйнштейна, которая предсказывает, что все массы, независимо от различий в их внутренней структуре, реагируют на гравитацию сходным образом.

"Если вы пройдетесь по коридорам этого отдела и спросите физиков, они все скажут, что этот результат ни в малейшей степени не удивителен. Такова реальность, - сказал в заявлении Джонатан Вюртеле, профессор физики Калифорнийского университета в Беркли, который впервые предложил эксперимент более десяти лет назад и соавтор нового исследования.

- Но большинство из них также скажут, что эксперимент необходимо было провести, потому что никогда нельзя быть уверенным".

Вюртеле и его команда создавали, улавливали и изучали антиводородные частицы в Европейском центре ядерных исследований (более известном под французской аббревиатурой CERN). Частицы оказались в ловушке внутри того, что по сути было магнитной бутылкой, оба конца которой содержали управляемые магнитные поля. Чтобы засвидетельствовать влияние гравитации на антиводородные частицы, исследователи уменьшили напряженность магнитного поля на каждом конце, чтобы позволить частицам вырваться.

Когда каждая частица достигала верха или низа магнитной бутылки, она взрывалась во вспышке. Затем исследователи подсчитали эти вспышки и обнаружили, что большее количество частиц достигло дна бутылки по сравнению с верхом. На самом деле ошеломляющие 80% из них вели себя таким образом, и этот результат сохранялся в течение дюжины повторений эксперимента. Это убедительно продемонстрировало, что гравитация заставляет антиводород падать вниз.

Команда также обнаружила, что гравитационное ускорение антиводорода было близко к ускорению обычной материи, которое составляет 9,8 метра в секунду в квадрате. Ожидается, что этот результат будет справедлив и для других частиц антивещества, говорят исследователи. 

Однако, хотя последние результаты исключают теории, утверждающие, что антивещество отталкивается гравитацией, только более точные измерения покажут, есть ли какая-либо разница в силе притяжения антивещества по сравнению с материей. 

Результаты были опубликованы коллаборацией Anti-Hydrogen Laser Physics Apparatus (ALPHA) в ЦЕРНЕ в журнале Nature.