Антиматерія – це речовина, що складається з античастинок з протилежним електричним зарядом порівняно з відповідними частинками у “звичайній” матерії. Попри свою природу, антиматерія і матерія повинні поводитися однаково при взаємодії з іншими фундаментальними силами природи, як-от гравітація, хоча раніше вченим було важко це довести. Проте нещодавній експеримент, проведений у ЦЕРН, підтвердив, що Ейнштейн мав рацію: антиматерія реагує на природні сили таким саме чином, як і матерія. Цю гіпотезу вчені намагалися довести протягом десятиліть.
Дослідники використовували апарат ALPHA (Antihydrogen Laser Physics Apparatus), щоб вловлювати, утримувати та випускати атоми антиводню, спостерігаючи за тим, падають вони вниз чи вгору. Більшість антиатомів врешті-решт падали, доводячи, що гравітація впливає на антиречовину таким саме чином, як і на речовину.
Фізики з лабораторії ALPHA створили атоми антиводню в ЦЕРН – це єдине місце у світі, де ці “простіші” атоми антиматерії можна не лише створити, а й утримувати. Експеримент включав запуск прискорювача для створення антипротонів з високошвидкісних зіткнень протонів, після чого науковці використовували “сповільнювач”. Пізніше антипротони були з’єднані з позитронами (позитивно зарядженими антиелектронами), щоб створити атоми антиводню.
Теж цікаво:
Потім атоми антиречовини були “виштовхнуті” у 3-метрову вертикальну шахту, оточену надпровідними електромагнітними котушками. Магніти утримували антиатоми на місці, щоб запобігти контакту зі звичайною матерією. Нарешті, дослідники поступово послабляли напруженість магнітного поля вгорі та внизу, виявляючи антиатоми за допомогою двох сенсорів, коли вони виходили з “отворів” у магнітній пастці.
Експеримент довів, що більшість антиатомів (близько 80%) виходили через нижню частину пастки. Асиметрія, на думку вчених, була зумовлена “низхідною силою гравітації”. Теорія загальної відносності Ейнштейна передбачає, що матерія та антиматерія мають однакову поведінку в гравітаційних взаємодіях, хоча цей постулат було доволі складно перевірити.
Проте робота з апаратом ALPHA нарешті підтвердила попередні непрямі вимірювання взаємодії антиматерії з гравітацією. Крім того, експеримент виключив одне з можливих пояснень дисбалансу між матерією та антиматерією. Закони фізики передбачають, що ці два типи матерії повинні існувати в однаковій кількості, але прямі спостереження не підтверджують цю теорію.
Згідно з однією з теорій, гравітація могла відштовхнути антиматерію під час Великого вибуху, і антиматерія піднялася “вгору”, а звичайна матерія опустилася “вниз”. Експеримент ALPHA довів, що це не так. А крім того, що він ще раз підтвердив справедливість загальної теорії відносності та Стандартної моделі фізики елементарних частинок, експеримент ЦЕРН може допомогти вченим краще зрозуміти гравітаційну природу антиматерії.
Читайте також: