Матерія піддається гравітаційному притяганню. Загальна теорія відносності Ейнштейна передбачила, що антиматерія також повинна впасти на Землю таким же чином. Однак поки не було прямих експериментальних доказів, які б підтверджували це. Експеримент ALPHA в CERN є першим прямим експериментом, який спостерігав ефект вага про рух антиматерії. Висновки виключили відразливу «антигравітацію» і підтвердили це вага впливає питання і антиматерію подібним чином. Помічено, що атоми антигідрогену (позитрон орбітальний антипротон) впав на Землю так само, як атоми водню.
Антиматерія складається з античастинок (позитрони, антипротони та антинейтрони є античастинками електронів, протонів і нейтронів). Матерія і антиматерія повністю знищують одна одну, коли вступають у контакт, залишаючи позаду енергію.
Матерія і антиматерії були створені в рівних кількостях на початку всесвіт від Big Bang. Однак антиматерію ми зараз не знаходимо в природі (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
***
