Фізики впіймали й охолодили один позитрон для точних вимірювань

Фізики змогли утримувати в пастці один позитрон — античастинку електрона — та охолодити його до найнижчого можливого енергетичного стану. Установка дасть змогу з безпрецедентною точністю досліджувати магнітні властивості позитрона, повідомляє Nature.

Дослід очолив фізик Північно-Західного університету в Еванстоні, штат Іллінойс, Джеральд Габріелзе. Команда створила квантовий циклотрон для одного позитрона, який дає змогу утримувати частинку в підвішеному стані та охолоджувати її протягом місяців.

Вимірювання магнітного моменту

Науковці планують виміряти магнітний момент позитрона — властивість, що визначає, як частинка коливається навколо своєї осі в магнітному полі. Цей показник для електронів і позитронів можна порівнювати з точністю, у 10 тисяч разів вищою, ніж у попередніх детальних зіставленнях властивостей протонів та антипротонів.

Фізики шукають навіть незначні відмінності між речовиною та антиречовиною. Стандартна модель передбачає, що під час Великого вибуху мало утворитися однаково багато речовини й антиречовини, однак у сучасному Всесвіті переважає речовина. За контакту речовина та антиречовина, які мають однакову масу, але протилежні властивості, зокрема заряд, анігілюють із вивільненням енергії.

Як вдалося захопити античастинку

Для експерименту дослідники спершу отримували швидкі позитрони, що виникали внаслідок радіоактивного розпаду. Їх уповільнювали, розсіюючи на атомах кристала вольфраму. Значна частина частинок анігілювала, проте команда відібрала найповільніші з тих, що залишилися, і спрямувала їх у пастку.

Експеримент описано 21 жовтня у журналі Physical Review Letters. Фізикиня антиречовини з CERN Барбара Марія Латац назвала роботу визначним досягненням і потужним інструментом для пошуку фізики поза межами стандартної моделі. Стандартна модель, зокрема, не пояснює ймовірне існування темної матерії, яка, як вважають, взаємодіє переважно через гравітацію.