Что именно сделали учёные
Международная колаборация BASE у Європейській організації ядерних досліджень у Женеві сообщила о значительном экспериментальном прорыве в изучении различий между материей и антиматерией. Проект, которым руководит професор доктор Стефан Ульмер з Університету імені Генріха Гейне в Дюссельдорфі (HHU), развивает методы точных измерений массы и магнитных моментов антипротонов. Минимальные отличия в этих фундаментальных параметрах могут пролить свет на то, почему во Вселенной почти нет антиматерии.
Почему это важно
По стандартному представлению, после Большого взрыва более 13 мільярдів років тому каждая частица должна была соответствовать своей антипартнёрше. Тем не менее, сегодня в наблюдаемой Вселенной антиматерия встречается крайне редко. Такой дисбаланс противоречит ожиданиям стандартной модели физики элементарных частиц и заставляет физиков искать любые малейшие отличия между частицами материи и антиматерии.
Технический прорыв: новая ловушка для антипротонов
Подготовка индивидуальных антипротонов для высокоточных измерений — сверхсложная задача. Чтобы обнаружить потенциальные асимметрии, исследователям необходимо контролировать спин-флипы — квантовые переходы спина антипротона — в ультрахолодном и чрезвычайно низкоэнергетическом состоянии. Колаборация BASE разработала специальную ловушку, которая позволяет получать только холодные антипротоны «на целевой основе» и сразу использовать их для измерений.
Что даёт новая ловушка
- Сокращение времени охлаждения антипротонов з 15 годин до 8 хвилин, что радикально ускоряет подготовку экспериментов;
- Снижение частоты ошибок обнаружения спина більш ніж у 1000 разів.
Эти достижения делают серию измерений значительно эффективнее и позволяют увеличить статистику высокоточных экспериментов за более короткий промежуток времени.
Результаты и следующие шаги
Уже зараз команда BASE змогла встановити, що магнітні моменти протонів та антипротонів розрізняються максимум на одну мільярдну. Это означает, что любая возможная асимметрия в этих параметрах теперь ограничена очень малым значением. В следующей измерительной кампании исследователи ставят цель довести точность определения магнитного момента до 10-10, что ещё больше сузит возможные расхождения.
Планы на майбутнє та практичні перспективи
Професор Ульмер окреслив, як команда планує розширювати можливості дослідження: вони прагнуть зробити установку мобільною, щоб транспортувати антипротони, отримані в ЦЕРНі, до інших центрів для додаткових і, можливо, ще більш точних вимірювань. Такий підхід дозволить різним групам застосовувати спеціалізовані методики й обмінюватися результатами, не обмежуючись однією лабораторією.
Переваги мобільної пастки можна підсумувати так:
- объединение усилий различных исследовательских центров;
- быстрее обслуживание и проведение серийных измерений;
- возможность сравнения результатов в разных условиях сохранения частиц.
То, чего уже удалось достичь — ощутимое сокращение времени подготовки частиц и радикальное снижение ошибок — создаёт предпосылки для дальнейших шагов в направлении поиска источника космической асимметрии между материей й антиматерією.
Професор Ульмер також поділився планами на майбутнє:
«Ми хочемо створити мобільну пастку для частинок, яку зможемо використовувати для транспортування антипротонів, отриманих у ЦЕРНі в Женеві, до інших дослідних центрів, щоб проводити ще більш точні вимірювання та розширювати наші знання про фундаментальні властивості матерії та антиматерії».«Ми хочемо створити мобільну пастку для частинок, яку зможемо використовувати для транспортування антипротонів, отриманих у ЦЕРНі в Женеві, до інших дослідних центрів, щоб проводити ще більш точні вимірювання та розширювати наші знання про фундаментальні властивості матерії та антиматерії».
