Физикам Северо-Западного университета удалось захватить одиночный позитрон и сохранить его в специальной ловушке на протяжении нескольких месяцев. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Physical Review Letters. Достижение позволит ученым подготовить высокоточное сравнение свойств электрона и его античастицы. Такой эксперимент необходим для проверки одного из фундаментальных принципов современной физики — CPT-симметрии.
Читайте: Еще одна пандемия грозит России: количество больных стремительно увеличивается
Основная трудность заключалась в высокой скорости позитронов, возникающих при радиоактивном распаде. В эксперименте энергия частиц достигала 546 килоэлектронвольт, что соответствует примерно 88% скорости света. Для получения античастиц исследователи использовали радиоактивный натрий, а замедляли их с помощью вольфрамового кристалла. Затем позитроны направляли через отверстие диаметром 640 микрометров в ловушку Пеннинга, охлажденную до 300 милликельвинов.
Старший автор исследования Джеральд Габриэльс пояснил, что большинство позитронов не удается замедлить настолько, чтобы удержать в ловушке. После успешного захвата ученые охладили отдельную античастицу до минимального энергетического состояния. С помощью микроволнового излучения они научились управлять переходами между энергетическими уровнями, изменяя состояние на один квант. Также исследователям удалось регистрировать изменения направления спина, не разрушая квантовое состояние частицы.
Следующим этапом станет сравнение магнитных моментов позитрона и электрона. Согласно принципу CPT-симметрии, свойства частиц и античастиц должны соответствовать определенным соотношениям. Обнаружение расхождений могло бы поставить под вопрос один из фундаментальных принципов физики. Ученые рассчитывают получить результаты измерений в начале следующего года.
Само длительное удержание позитрона также представляет собой техническое достижение. Антивещество чрезвычайно сложно хранить, поскольку при контакте с обычной материей происходит аннигиляция. Возможность исследовать одну античастицу на протяжении нескольких месяцев открывает путь к более точным экспериментам.
- Пенсии в России резко вырастут в октябре: кто получит прибавку
- Россиянам грозят новые ограничения: что уже изменилось в октябре
- Платежки за ЖКХ резко выросли: сколько теперь придется платить россиянам
