V-kosmose.com

Загадочные частицы антиводорода раскрывают необычный квантовый эффект

Пузырьковый вакуум заполняет квантовое пространство, искажая форму каждого атома водорода во Вселенной. Теперь ученые знают, что это также влияет на форму двойника водорода – антиводорода.

Антиматерия – непонятная субстанция, которая считается редкой во Вселенной и идеально имитирующей материю, но с отраженными свойствами. К примеру, электроны – крошечные частицы материи с отрицательным зарядом. Но их анти-близнецы позитроны несут положительный заряд.

Если объединить электрон и позитрон, то получим атом водорода. Если же объединить позитрон с антипротоном, то появится антиводород. При постоянном контакте материя и антиматерия уничтожают друг друга.

В современных исследованиях антиматерия считается идеальным антагонистом для материи. Ученые все еще пытаются понять, почему именно материя стала доминировать в космосе. Обнаружение некоторой разницы между этими двумя понятиями позволит лучше понять структуру современной Вселенной.

Канадский физик элементарных частиц и автор нового исследования в Nature Макото Фудзивара использовал Лэмбовский сдвиг для поиска подобных различий. Странный эффект получил название в честь физика Уиллиса Лэмба из Университета Аризоны, который обнаружил его в 1947 году.

На первой крупной послевоенной конференции американских физиков Лэмб показал, что нечто невидимое внутри атомов водорода давит на их внутренние частицы, создавая большую пропасть между протоном и орбитальным электроном. Удивительно то, что ядерная теория не описывала ничего подобного.

Фудзивара объясняет:

«Грубо говоря, Лэмбовский сдвиг – физическое проявление эффекта вакуума. Не нужно думать, что вакуум – это ничто, пустота. На самом деле, он заполнен виртуальными частицами, которые постоянно возникают и разрушаются».

По сути, это сверхъестественное пузырение коротких полу-реальных частиц, которое оказывает влияние на Вселенную. А внутри атомов водорода процесс создает давление, разделяющее две связанные частицы. Это открытие принесло Лэмбу Нобелевскую премию по физике в 1955 году.

Физики десятками лет знали, что Лэмбовский сдвиг влияет на водород. Но оказывается ли воздействие на антиводород? Чтобы разобраться в этом, исследователи добыли образцы антиводорода с помощью эксперимента по антиматерии ALPHA в Европейской организации ядерных исследований (CERN).

Фудзивара говорит, что ALPHA нуждается в нескольких часах для формирования достаточного количества антиводорода для работы. Вещество подвешивают в магнитных полях, которые его подталкивают. Затем ученые ударили по нему лазерным лучом, чтобы понять, как антиматерия контактирует с фотонами.

Многократное повторение эксперимента в разных условиях пока не выявило различий между Лэмбовским сдвигом в водороде и антиводороде. Но ученые не сдаются. Если в будущем зафиксируется хотя бы малейшая разница, то это приведет к радикальным изменениям в понимании физической Вселенной.