Представники колаборації ALPHA оголосили про те, що їм вдалося затримати окремі атоми антиводню в магнітній пастці більш ніж на 172 мс.

Антиводню називають зв'язаний стан антипротона і позитрона. Перші атоми такого типу були отримані в Європейській організації з ядерних досліджень, де проводиться експеримент ALPHA, ще в 1995 році. Через сім років учасники проектів ATHENA і ATRAP вільно створювали вже десятки тисяч атомів антиводню.

На установці ALPHA антиводню утворюється при взаємодії антипротонів, одержуваних шляхом опромінення протонами металевої мішені, і позитронів, що народжуються в результаті розпаду ізотопу 22Na. Сам процес об'єднання невеликих «хмар» попередньо охолоджених частинок розвивається у вакуумі в пастках Пеннінга. Зауважимо, що набагато більш докладний опис експерименту можна знайти у статті Л. І. Меньшикова і Р. Ландуа, опублікованій в 2003 році в журналі «Успіхи фізичних наук».

Вивчати отримане антиречовину заважала його швидка анігіляція. «Фізики повинні оцінити властивості антиводню, а виконати необхідні досліди можна тільки в тому випадку, якщо час його існування буде досить великим», – формулює завдання співробітник Каліфорнійського університету в Сан-Дієго Кліфф Сарко (Cliff Surko).

У новій роботі з метою уловлювання та утримування нейтрального антиводню до стандартного набору обладнання була додана пастка Іоффе – Прітчарда. У такій пастці створюється магнітне поле, величина якого досягає мінімуму в її центрі. Для атомів антиводню, у яких спін позитрона спрямований проти магнітного поля, в цій точці є мінімум потенційної енергії.

У кожному окремому досліді було задіяно близько 30 000 антипротонів, охолоджених до 200 К, і двох мільйонів позитронів, охолоджених до 40 К. Затримати одержуваний антиводню вдавалося вкрай рідко: повторивши випробування 335 разів (тобто поспостерігавши взаємодія 10 млн антипротонів і 700 млн позитронів) , фізики відзначили лише 38 випадків захоплення антиводню в пастку на відносно тривалий – більшу за 172 мс – час. Результати експерименту оцінювалися за допомогою детекторів, які реєстрували продукти анігіляції антиводню (півонії) при «виключенні» пастки. Порівнюючи ці дані з заготовленими моделями, автори відокремлювали корисні події від фонових – попадання космічних променів або банального анігіляції антипротонів.

Оскільки ефективність детекторів далека від ідеальної, реальне число захоплених атомів, ймовірно, наближається до 80.

Заключним етапом експериментів повинні стати спектроскопічні вимірювання, для виконання яких, як вважає пан Сарко, необхідно захопити в пастку відразу 100 атомівантиводню. Переоцінити значення таких вимірів важко: якщо виявиться, що спектри водню і антиводню не збігаються, стандартна модель фізики частинок автоматично стане некоректною.

Можливо, першою підходящі для спектроскопії умови створить згадана вище конкуруюча колаборація ATRAP. «Замість того щоб демонструвати захоплення 38 окремих атомів, ми розробляємо методику тривалого утримання набагато більшого числа більш холодних атомів антиводню», – заявляє співробітник колаборації Джеральд Габріелсе (Gerald Gabrielse).

За матеріалами: Компьютерра-Онлайн