Физики из ЦЕРН создали устройство, которое поможет раскрыть главный секрет антиматерии

Физики много знают о субатомных частицах, которые составляют обычную материю, но также важно понимать частицы, которые составляют антиматерию. Главное различие между материей и антиматерией заключается в том, что они имеют противоположные электрические заряды. Например, антиматерия состоит из антипротонов и позитронов, а эти частицы похожи на протоны и электроны соответственно, но с противоположными зарядами. Изучение антиматерии и ее частиц может открыть новые типы источников энергии и многие другие аспекты Вселенной, которые пока неизвестны. В исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, физики из ЦЕРН представили революционное устройство для охлаждения антипротонов, пишет Interesting Engineering.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Зачем охлаждать антипротоны?

Чтобы изучать антиматерию, физики сталкивают частицы, такие как антипротоны и позитроны, в Большом адронном коллайдере. Но эти частицы нужно охлаждать во время их движения. Это связано с тем, что более холодные антипротоны движутся медленнее, что упрощает управление ими и изучение их свойств с большой точностью. Такая точность имеет решающее значение для точных экспериментов и измерений.

Например, если вы хотите узнать магнитный момент антипротона, нужно измерить частоту спиновых квантовых переходов, которые также называются переворотами спина. Но спин антипротона продолжает меняться при воздействии магнитного поля. Поэтому можно измерить частоту переворота спина только тогда, когда антипротон движется медленно.

По словам физиков, чтобы получить четкое измерение спиновых переходов антипротона, нужно охладить частицу до температуры минус 272,95 градуса Цельсия. Физики изучают магнитные моменты протонов и антипротонов, чтобы обнаружить любые различия между материей и антиматерией.

Охлаждение антипротонов с помощью нового устройства

Ранее ученые создали установку, с помощью которой требовалось примерно 15 часов для охлаждения антипротонов. Поскольку нужно выполнить 1000 циклов измерений, то в этом случае потребовалось бы три года непрерывных измерений. Чтобы преодолеть эту проблему, физики создали новое устройство для охлаждения античастиц.

Первоначально антипротоны замедляются с помощью замедлителя антипротонов и антипротонного кольца сверхнизкой энергии. На следующем этапе антипротоны удерживаются в ловушке Пеннинга, устройстве, используемом для удержания заряженных частиц с помощью магнитных и электрических полей.

Затем антипротон извлекается в систему, состоящую из двух ловушек Пеннинга. Первая ловушка измеряет температуру частицы. Если она слишком высокая, антипротон переносится во вторую ловушку для охлаждения. Затем частица перемещается между двумя ловушками, пока не будет достигнута желаемая температура, объясняют физики.

Эта установка может охладить антипротон всего за восемь минут, а это значит, что 1000 циклов измерений можно провести в течение месяца.

Секрет антиматерии

Вселенная состоит из темной энергии (69%) и темной материи (26%). Оставшаяся часть в основном состоит из обычной материи (5%), а антиматерия составляет лишь малую часть Вселенной. Но так было не всегда. Во время Большого взрыва должно было возникнуть равное количество материи и антиматерии в ранней Вселенной. Но сегодня антиматерии очень мало. Должно быть, что-то произошло, но пока не ясно, что именно.

По словам физиков, более глубокое понимание антиматерии поможет объяснить, почему ее так мало во Вселенной. Именно в этом поможет новое устройство. Его способность быстро охлаждать антипротоны имеет решающее значение для изучения антиматерии и ее фундаментальных частиц с более высокой точностью.

Как уже писал Фокус, у самой большой черной дыры во Вселенной есть секрет. Эта черная дыра бросает вызов теории, но это позволило ей вырасти до невероятно огромного размера.