Ученые готовятся проверить Стандартную модель физики частиц
Сотрудники ЦЕРН готовятся проверить Стандартную модель физики частиц. Они уже создали для этого 50 тысяч атомов антиводорода. Если антиатомы поведут себя не так, как ожидается, то все представления о структуре Вселенной потребуют тщательной перепроверки.
В атоме обычного водорода электрон вращается вокруг ядра, состоящего из одного протона. Электрон несет отрицательный заряд, протон – положительный. В атоме антиводорода – все наоборот: положительно заряженный позитрон вращается вокруг отрицательного антипротона. Согласно Стандартной модели, оба типа атомов похожи как зеркальные отражения. Еще они несовместимы: если вещество встречает антивещество, они аннигилируют друг друга. Эквивалентность водорода и антиводорода основывается на законе инвариантности, согласно которому, если у куска вещества одновременно заменить на противоположные все заряды элементарных частиц, направление потока времени и четность, то получившаяся субстанция будет подчиняться тем же самым законам физики.
Если эта инвариантность существует, антиводород будет вести себя точно также, как и водород. В частности, будет поглощать и испускать свет идентичной частоты. Если же его спектр будет различаться, то вся теория рассыплется. Различия могут, в частности, объяснить, почему во Вселенной существует больше вещества, чем антивещества, хотя теоретически во время Большого Взрыва должно было возникнуть одинаковое количество того и другого. А если антиводород по-другому отвечает на притяжение, это ставит вопрос о справедливости теории относительности. Все вышеназванное означает – антиводород стоит того, чтобы на него посмотреть.
Созданием антиводорода в ЦЕРНе занимались сразу три группы. Одна, ATRAP, первая увидела следовые количества антиводорода в 1995 году. Другая, ATHENA, недавно получила значительные его количества. А третья группа – сотрудничество европейских и японских физиков, названное ASACUSA.
Участники ATHENA обстреливали атомы протонами из ускорителя частиц, чтобы получить антипротоны, которые потом задерживались магнитной ловушкой. Другая подобная ловушка накапливала позитроны, которые излучают некоторые радиоактивные материалы. Эти ингредиенты соединялись в третьей ловушке. Когда некоторые из них объединялись, образуя антиводород, электрически нейтральные антиатомы выбирались из ловушки, ударялись о стенки и аннигилировались с выбросом пионов. Пионы указывали на гибель антиатомов. По числу пионов члены ATHENA определили, что в их ловушке находилось не менее 50 тысяч антиатомов, охлажденных до 15 градусов выше абсолютного нуля.
RSS