В ЦЕРНе создан метод получения стабильных атомов позитрония, нечувствительных к электромагнитным полях.
В Вселенной практически отсутствует антивещество, и физики пока не выяснили причину. Обнаружение любых различий в поведении вещества и антивещества в гравитационном поле Земли может пролить свет на этот вопрос. Атомы позитрония, состоящие из позитрона и электрона, — один из типов атомов антивещества, которые рассматривают в испытаниях для определения того, падает ли антивещество в гравитационном поле Земли с такой же скоростью, как и вещество. Однако они существуют очень недолго — всего 142 наносекунды, что недостаточно для проведения эксперимента с антивеществом.
Учёные стараются найти способы создания источников позитронных атомов, имеющих более продолжительный срок существования. В публикации, опубликованнойВ журнале Physical Review A группа AEgIS из ЦЕРН представила новый метод производства долгоживущего позитрония.
Для проведения полезных гравитационных экспериментов с антивеществом, необходим источник атомов позитрония. производитьВ большом количестве долгоживущие атомы позитрония создаются на известных, управляемых скоростях, не зависящих от электрических и магнитных полей. Источник AEgIS удовлетворяет всем этим условиям, производя около 80 тысяч атомов позитрония в минуту. Каждый из них существует 1140 наносекунд и имеет известную скорость (от 70 до 120 километров в секунду), точность которой можно контролировать с высокой степенью.
В чём загвоздка? Используют специальный преобразователь для создания атомов одним импульсом ультрафиолетового света, уничтожая таким образом два объекта одновременно. Лазер… переводитАтомы переходят из энергетически менее благоприятного электронного состояния в более энергетически выгодное, способно это сделать не каждое атом, а только с определенной скоростью.
Учёные не впервой разработали способ получения долгоживущих атомов позитрония. Есть и другие методы – к примеру, который… приводящийАтомы могут быть возбуждены до электронных состояний, называемых состояниями Ридберга, которые также применяются в экспериментах с гравитацией и позитронием. Другие методы очень чувствительны к электрическим и магнитным полям, воздействующим на скорость атомов, что необходимо учитывать при окончательных измерениях гравитации. Новый способ AEgIS «чище» потому, что нечувствителен к этим полям.
Следующим этапом работы AEgIS по измерению влияния гравитации на позитроний станет подтверждение электрической нейтральности полученных атомов. В связи с двухлетней программой обновления ЦЕРН сейчас не работает, и большинство экспериментов лаборатории, требующих протонного луча, приостановлены. Эксперимент с позитронием отличается тем, что ему не нужны протоны, поэтому его можно проводить и при выключенном ускорителе.