Группа ученых из университета Оберн в Алабаме (Auburn University in Alabama) разработала новый метод охлаждения атомов и молекул антивещества до сверхнизкой температуры. Такая технология может существенно облегчить проведение экспериментов с антивеществом, раскрывающих тайны антиматерии, что позволит в будущем найти ответ на фундаментальный вопрос – почему антивещество в нашей Вселенной является большой редкостью по сравнению с обычным веществом.

Прежде чем продолжить напомним, что у каждой из частиц имеется антипод, античастица, несущая противоположный заряд. К примеру, у электрона, имеющего отрицательный заряд, имеется антипод – позитрон, частица, повторяющая по всем параметрам электрон, но несущая положительный заряд.

И когда частица сталкивается с античастицей, они взаимно уничтожаются, аннигилируют, испуская в пространство некоторое количество чистой энергии в виде излучения.

Новая технология охлаждения антивещества сосредоточена на охлаждении молекул антиводорода, которые содержат один позитрон и один антипротон (молекула обычного водорода содержит один электрон и один протон).

Первые эксперименты по охлаждению антиводорода были проведены учеными в прошлом году, хотя исследования этого антивещества проводятся уже достаточно давно.

«Конечной целью наших экспериментов является сравнение всех свойств антиводорода и обычного водорода» – рассказывает Фрэнсис Робишо (Francis Robicheaux), ученый-физик из университета Оберн, – «Антиводород, охлажденный до сверхнизких температур, позволит нам провести исследования более простыми методами».

Помимо того, что «замороженными» молекулами антиводорода проще манипулировать и удерживать их в ловушках, энергия «горячих» молекул может исказить данные, получаемые в ходе измерения свойств этих молекул.

Новая технология охлаждения основана на использовании луча лазерного света, с помощью которого ученые «ударяют» по молекуле антивещества. Такой удар заставляет молекулу колебаться, высвобождая некоторое количество энергии, из-за чего молекула охлаждается. Разработанная лазерная технология позволит ученым охладить молекулы антиводорода в 25 раз сильнее, чем это было достигнуто когда-либо ранее.

«Уменьшая тепловую энергию молекулы мы можем провести более точные измерения всех интересующих нас параметров» – рассказывает Фрэнсис Робишо, – «Предложенный амии метод позволяет уменьшить тепловую энергию молекулы антиводорода в десятки раз, во столько же раз будет увеличена и точность измерений».

Но, для того, чтобы охладить антивещество, его сначала требуется поймать и удерживать в специальной ловушке. С точки зрения реализации это достаточно сложная задача, ведь стоит антивеществу войти в контакт с материалом ловушки, произойдет разрушение антиматерии и материи. Поэтому, для удержания антивещества ученые используют сложные системы сильных магнитных полей.

Новая технология охлаждения антивещества, уменьшающая тепловую энергию молекул, позволит ученым удерживать ативодород в ловушке достаточно долгое время. Напомним, что ученым CERN в 2011 году удалось установить своеобразный рекорд, удерживая антивещество в ловушке в течение 16 минут.

Пока еще ученые не испытывали свою технологию на атомах и молекулах настоящего антивещества, но проведенное компьютерное моделирование показало, что

технология охлаждения будет работать должным образом. Результаты математического моделирования указывают на то, что молекулы антиводорода будут охлаждены до температуры около 20 милликельвинов, в то время, как раньше удавалось их охладить до температуры в 500 милликельвинов.

«В реальности это будет сделать не очень просто, для надежного охлаждения потребуется лазер со строго определенной мощностью луча и длиной волны света» – рассказывает Робишо, – «Даже после охлаждения будет очень трудно поймать и удерживать антивещество в пределах ловушки. Но математическое моделирование показало, что будущие полученные результаты будут стоить усилий, потраченных на их получение».