Участники эксперимента ASACUSA, который проводится в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН), синтезировали первые атомы антиводорода с использованием ловушки оригинальной конструкции.

Стоит напомнить, что сотрудникам коллаборации ALPHA, также выполняющей опыты в ЦЕРН, совсем недавно удалось задержать в ловушке отдельные атомы антиводорода, связанного состояния антипротона и позитрона. Речь шла о 38 случаях захвата на относительно продолжительное — превышающее 172 мс — время.

Завершающим этапом обоих экспериментов должны стать спектроскопические измерения. Если учёные обнаружат, что структуры энергетических уровней атомов водорода и антиводорода не совпадают, у них появится доказательство нарушения CPT-инвариантности.

В ASACUSA предполагается реализовать альтернативную методику измерений, которая не требует удерживания атомов. Пучок антиводорода, по замыслу учёных, необходимо направить в СВЧ-резонатор, где и будут исследоваться переходы между уровнями, обусловленными сверхтонким расщеплением.

Рис. 1. Схема эксперимента ASACUSA в его завершённом виде (иллюстрация RIKEN).

Сначала, разумеется, такой пучок нужно получить, и в своих последних опытах физики приблизились к решению этой задачи. Облако позитронов от радиоактивного источника они поместили в так называемую CUSP-ловушку, образованную двумя магнитными катушками и 17 кольцевыми электродами. Сюда же было направлено облако антипротонов, после чего образовавшиеся нейтральные атомы антиводорода получили возможность продвигаться дальше, во вторую ловушку. Здесь атомы, находящиеся в высоковозбуждённых (ридберговских) состояниях, ионизуются, а их антипротоны оказываются захваченными.

При «открывании» второй ловушки антипротоны аннигилируют с образованием пионов, которые регистрируются окружающими её детекторами. Подсчитав число отмеченных событий, авторы выяснили, что их установка преобразует от 2 до 7 процентов поступающих антипротонов в антиводород в ридберговских состояниях.

Сейчас физики работают над получением спин-поляризованного пучка антиводорода, который уже можно будет использовать для проверки CPT-инвариантности.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Y. Enomoto, N. Kuroda, K. Michishio, C. H. Kim et. al. Synthesis of Cold Antihydrogen in a Cusp Trap. – Phys. Rev. Lett. 105, 243401 (2010) [4 pages].