Физики, работающие на установке ALPHA-g в ЦЕРН, экспериментально доказали, что земная гравитация действует на антивещество вниз, как и на обычную материю.

Установка детектора ALPHA-g в вертикальном положении. Источник: CERN.

1. АНТИМАТЕРИЯ И ГРАВИТАЦИЯ

Физики, работающие на установке ALPHA-g в ЦЕРН, экспериментально доказали, что земная гравитация действует на антивещество вниз, как и на обычную материю. Результат ожидаемый, но требовавший проверки, поскольку существует предположение, что антиматерия подвержена антигравитации, то есть для неё гравитация приводит к отталкиванию, а не притяжению. Античастицы обладают той же массой, что и их обычные двойники, но противоположными знаками электрического заряда и других характеристик взаимодействий. Так что в самой идее о противоположном направлении гравитационного взаимодействия ничего странного нет. В частности, её иногда используют для объяснения самых больших загадок современной космологии — преобладания вещества над антивеществом во Вселенной и наблюдаемого её расширения с ускорением, для чего обычно предполагают существование гипотетической тёмной энергии.

Например, в 2012 году космологи из французского Национального центра научных исследований (CNRS) выдвинули гипотезу, что Вселенная содержит равное количество материи и антиматерии, но под действием противоположных сил они разделяются. Вещество «слипается», образуя галактики, а антивещество, наоборот, вытесняется из них, распределяясь тонким слоем между галактиками и действуя как тёмная энергия.

Влияние гравитации на свойства античастиц физики уже изучали, но вот простое падение антивещества благодаря земному тяготению ранее им наблюдать не удавалось. Исследователи достаточно давно могут получать отдельные античастицы, объединять их в атомы и накапливать эти атомы в магнитных ловушках, но для проведения нужных измерений им не хватало чувствительности оборудования. Теперь же эту проблему решили в эксперименте ALPHA (Antihydrogen Laser Physics Apparatus, Аппарат для антиводородной лазерной физики), в котором наблюдали за простейшими атомами антивещества — антиводородом.

В новом эксперименте «трубу» установки ALPHA разместили вертикально. В магнитной ловушке накопили атомы антиводорода, а затем позволили им свободно падать. Перемещение атомов антивещества отслеживали по аннигиляционным вспышкам на стенках установки. Несмотря на кажущуюся простоту описания, эксперимент очень сложный, потребовавший, в том числе, учёта большого числа факторов, например влияния магнитов — их действие создаёт силу, сопоставимую с гравитационной...

№1, 2024