Исследования показывают, что гений Альберт Эйнштейн был прав относительно антиматерии

Однако ученые добиваются важных успехов на пути к лучшему пониманию антиматерии. В среду (27 сентября) исследователи заявили, что им впервые удалось показать, что антиматерия реагирует на гравитацию так же, как и материя: падает. Успех эксперимента в очередной раз подтвердил общую теорию относительности гениального физика Альберта Эйнштейна.

Исследования показывают, что Альберт Эйнштейн использовал на рисунке 1 природные явления. — Моделирование падения атомов антиводорода в прибор ALPHA-g в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) в Женеве, Швейцария. Фото: Национальный научный фонд США.

Как мы знаем, все, что мы видим, от планет, звезд, пуделей до леденцов, состоит из обычной материи. Между тем, антиматерия — таинственный близнец обычной материи, имеющий такую же массу, но противоположный заряд.

Почти все субатомные частицы, такие как электроны и протоны, имеют аналоги из антиматерии. В то время как электроны несут отрицательный заряд, антиэлектроны, также известные как позитроны, несут положительный заряд. Аналогично, протоны заряжены положительно, а антипротоны — отрицательно.

Согласно этой теории, Большой взрыв, положивший начало Вселенной, должен был создать равное количество материи и антиматерии. Однако антиматерии, по-видимому, очень мало, а на Земле ее практически нет. Более того, материя и антиматерия несовместимы друг с другом. Если к ним прикоснуться, они взорвутся.

Эксперимент был проведен в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) в Швейцарии исследователями из коллаборации Antihydrogen Laser Physics Facility (ALPHA). В нем участвует антиматерия, аналог водорода, самого легкого элемента.

«На Земле большая часть естественной антиматерии образуется, когда космические лучи — энергичные частицы из космоса — сталкиваются с атомами в воздухе и создают пары материя-антиматерия», — сказал физик Джонатан Вуртеле из Калифорнийского университета, соавтор исследования, опубликованного в журнале Nature.

Эта вновь созданная антиматерия существует только до тех пор, пока не столкнется с атомом обычной материи в нижних слоях атмосферы. Однако антиматерию можно синтезировать в контролируемых условиях, как в эксперименте ALPHA.

Антиводород содержится в цилиндрической вакуумной камере и удерживается магнитным полем. Исследователи уменьшили магнитное поле, чтобы высвободить антиматерию и посмотреть, упадет ли она обратно, преодолевая силу гравитации. В тех же условиях он вел себя как водород.

«Этот результат был предсказан теорией и косвенными экспериментами... Но ни одна группа никогда не проводила прямой эксперимент, в котором антиматерия сбрасывалась бы, чтобы увидеть, в каком направлении она падает», — сказал физик из Калифорнийского университета в Беркли и соавтор исследования Джоэл Фаджанс.

Когда Эйнштейн изобрел общую теорию относительности — всеобъемлющее объяснение гравитации — он считал всю материю эквивалентной, то есть антиматерия будет реагировать так же, как и материя. Антиматерия была официально открыта только в 1932 году.

«Я думаю, это свидетельство силы общей теории относительности и ее принципов эквивалентности», — сказал физик и соавтор исследования Уильям Берче из Манчестерского университета в Великобритании, который проводил эксперименты в ЦЕРНе.

Демонстрируя, что антиматерия и материя притягиваются гравитацией, эксперимент исключил возможное объяснение прежнего дефицита антиматерии: она была отброшена на другую сторону Большого взрыва.

Наконец, физик Фаянс пришел к замечанию: «Какой бы хорошей ни была теория, физика все равно остается экспериментальной наукой».

Хоанг Хай (по данным ЦЕРН, UNSF, Reuters)

Источник