Що саме зробили вчені
Міжнародна колаборація BASE у Європейській організації ядерних досліджень у Женеві повідомила про істотний експериментальний прорив у вивченні різниці між матерією та антиматерією. Проєкт, яким керує професор доктор Стефан Ульмер з Університету імені Генріха Гейне в Дюссельдорфі (HHU), розвиває методи точних вимірювань маси й магнітних моментів антипротонів. Мінімальні відмінності в цих фундаментальних параметрах можуть пролити світло на те, чому у Всесвіті майже немає антиматерії.
Чому це важливо
За стандартним уявленням, після Великого вибуху понад 13 мільярдів років тому кожна частинка мала б відповідати своїй антипартнерці. Попри це, сьогодні у спостережуваному Всесвіті антиматерія трапляється вкрай рідко. Такий дисбаланс суперечить очікуванням стандартної моделі фізики елементарних частинок і змушує фізиків шукати будь-які найменші відмінності між частинками матерії й антиматерії.
Технічний прорив: нова пастка для антипротонів
Підготовка індивідуальних антипротонів для високоточних вимірювань — надскладне завдання. Щоб виявити потенційні асиметрії, дослідникам необхідно контролювати спин-фліпи — квантові переходи спина антипротона — у ультрахолодному й надзвичайно низькоенергетичному стані. Колаборація BASE розробила спеціальну пастку, яка дозволяє отримувати тільки холодні антипротони «на цільовій основі» і відразу використовувати їх для вимірювань.
Що дає нова пастка
- Скорочення часу охолодження антипротонів з 15 годин до 8 хвилин, що радикально пришвидшує підготовку експериментів;
- Зниження частоти помилок виявлення спіна більш ніж у 1000 разів.
Ці досягнення роблять серію вимірів значно ефективнішою і дозволяють збільшити статистику високоточних експериментів за коротший проміжок часу.
Результати та наступні кроки
Вже зараз команда BASE змогла встановити, що магнітні моменти протонів та антипротонів розрізняються максимум на одну мільярдну. Це означає, що будь-яка можливу асиметрію в цих параметрах зараз обмежено дуже малим значенням. У наступній вимірювальній кампанії дослідники мають на меті довести точність визначення магнітного моменту до 10-10, що ще більше звузить можливі розбіжності.
Плани 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:
- об’єднання зусиль різних дослідних центрів;
- швидше обслуговування та проведення серійних вимірювань;
- можливість порівняння результатів у різних умовах збереження частинок.
Те, що вже вдалося досягти — відчутне скорочення часу підготовки частинок і радикальне зниження помилок — створює передумови для подальших кроків у напрямку пошуку джерела космічної асиметрії між матерією 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».
