Матерія is subject to gravitational attraction. Einstein’s general relativity had predicted that antimatter also should fall to Earth in the same way. However, there was no direct experimental evidence so far to show that. ALPHA experiment at CERN is the first direct experiment to have observed the effect of вага on the motion of antimatter. The findings ruled out repulsive ‘antigravity’ and held that вага впливає питання and antimatter in a similar way. It was observed that atoms of antihydrogen (a positron орбітальний an antiproton) fell to Earth in the same way as atoms of hydrogen.
Antimatter is composed of antiparticles (positrons, antiprotons and antineutrons are antiparticles of electrons, protons and neutrons). Матерія and antimatter annihilate each other completely when they come in contact leaving behind energy.
Матерія and antimatter were created in equal amounts in the early всесвіт by Big Bang. However, we do not find antimatter now in the nature (асиметрія матерія-антиречовина). Матерія домінує. У результаті розуміння властивостей і поведінки антиматерії є неповним. Що стосується впливу гравітації на рух антиматерії, то загальна теорія відносності передбачала, що антиматерія також має впливати подібним чином, але не було прямих експериментальних спостережень, які б підтверджували це. Деякі навіть стверджували, що на відміну від матерії (яка піддається гравітаційному тяжінню), антиречовину може піддаватися відразливій «антигравітації», що було виключено нещодавно опублікованими результатами експерименту ALPHA ЦЕРН.
Першим кроком було створити антиатоми в лабораторії та контролювати їх, щоб уникнути їх зустрічі з матерією та анігіляції. Це може здатися легким, але для цього знадобилося більше трьох десятиліть. Дослідники зупинилися на атомах антиводню як на ідеальній системі для вивчення гравітаційної поведінки антиматерії, оскільки атоми антиводню є електрично нейтральними та стабільними частинками антиматерії. Дослідницька група взяла негативно заряджені антипротони, отримані в лабораторії, і зв’язала їх із позитивно зарядженими позитронами з джерела натрію-22, щоб створити атоми антиводню, які згодом утримували в магнітній пастці, щоб запобігти анігіляції з атомами речовини. Магнітну пастку було вимкнено, щоб дозволити атомам антиводню вийти контрольованим способом у вертикальному апараті ALPHA-g, і було виміряно вертикальні положення, в яких атоми антиводню анігілюють з речовиною. Дослідники вловили групи з приблизно 100 атомів антиводню. Вони повільно вивільняли антиатоми однієї групи протягом 20 секунд, зменшуючи струм у верхньому та нижньому магнітах. Вони виявили, що частка антиатомів, що існують у верхній і нижній частині, відповідає результатам для атомів із моделювання. Було також виявлено, що прискорення атома антиводню узгоджується з добре відомим прискоренням через вага між матерією та Землею, що свідчить про те, що антиматерія піддається такому ж гравітаційному тяжінню, що й матерія, а не будь-якій відштовхувальній «антигравітації».
Це відкриття є важливою віхою у вивченні гравітаційної поведінки антиматерії.
***
джерела:
- CERN 2023. Новини – експеримент ALPHA в CERN спостерігає вплив гравітації на антиматерію. Опубліковано 27 вересня 2023 р. Доступно за адресою https://www.home.cern/news/news/physics/alpha-experiment-cern-observes-influence-gravity-antimatter Перевірено 27 вересня 2023 р.
- Андерсон Е.К., Бейкер К.Дж., Бертше В. та ін. Спостереження за впливом сили тяжіння на рух антиречовини. Nature 621, 716–722 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06527-1
***
