Секрет антиматерии. Физики из ЦЕРН совершили научный прорыв с помощью лазера: в чем суть

Две группы физиков независимо друг от друга сделали важный научных прорыв. Они приблизились к пониманию природы живущих очень недолго частиц, а также это исследование поможет в раскрытии секрета антиматерии. Результаты двух исследований были опубликованы в журнале Physical Review Letters и на сервере препринтов arXiv, пишет ScienceAlert.

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

Физики из ЦЕРН использовали лазер и впервые смогли снизить температуру облака позитрония более чем в 2 раза. В то же время физики из Токийского университета смогли снизить с помощью лазера температуру позитрония до минус 272 градуса Цельсия. Таким образом им удалось уменьшить общую скорость частиц распространение скоростей электронов и позитронов в облаке позитрония.

Позитроний представляет собой самую легкую связанную вместе экзотическую систему частиц, которая состоит только из электронов и их античастиц — позитронов. Позитроний является очень нестабильной системой, ведь частицы и античастицы при встрече уничтожают друг друга и выпускают вспышку излучения. Известно, что позитроний самоуничтожается за 142 миллиардные доли секунды, а исчезновение системы сопровождается выбросом гамма-излучения.

Когда позитроний образуется в облаках, которые необходимы для проведения экспериментов, то он перемещается с огромным диапазоном скоростей, что усложняет исследование. Еще в 1988 году физики впервые предложили использовать лазер для охлаждения позитрония, чтобы решить эту проблему. Но совершить научный прорыв в плане снижения температуры экзотической системы удалось только сейчас. Считалось, что, если охладить позитроний, что движение частиц в нем замедлится и это позволит более точно изучить их свойства.

Физики применили для охлаждения позитрония лазер, ведь этот метод снижения температуры основан на поглощении и выбросе фотонов частицами. Когда частица поглощает фотон, то она получает энергию, а когда она выбрасывает фотон, то энергия теряется. Но именно свет лазера позволил замедлить движения частиц. Физикам из ЦЕРН удалось уменьшить распределение скоростей позитрония и значительно снизить его температуру. В частности, позитроний был впервые охлажден с 106 градусов Цельсия до минус 103 градуса Цельсия.

Физики сейчас активно занимаются изучением антиматерии, ведь они хотят понять, куда она исчезла после образования Вселенной. После Большого взрыва Вселенная должна была состоять из равного количества обычной материи и антиматерии. Но сейчас последней значительно меньше, что очень хорошо для нас. Ведь иначе частицы и античастицы просто бы уничтожили друг друга, и вся Вселенная, скорее всего, бы исчезла. Поэтому ученые хотят понять свойства античастиц, что может привести к разгадке того, куда исчезла антиматерия.

Также физики хотят создать конденсат Бозе-Эйнштейна позитрония. Такое агрегатное состояние вещества возникает, когда облако частиц охлаждается до температуры, чуть выше абсолютного нуля (минус 273,15 градусов Цельсия). В этом случае появляется облако частиц высокой плотности, которое действует как одна суперчастица. Ученые считают, что конденсат Бозе-Эйнштейна позитрония можно использовать для создания когерентного гамма-излучения за счет самоуничтожения позитрония. Это поможет лучше понять структуру атомов в мельчайшем масштабе.

Как уже писал Фокус, одно из агрегатных состояний вещества, которое существовало только в теории, недавно было обнаружено в реальном мире.