Въпреки че това са предварителни данни, учените смятат, че многократните измервания ще потвърдят първоначалните им открития.
Физиците от проекта ALPHA, който е базиран в CERN, представиха първите данни за измерванията на фината структура на спектъра на антиматериалните частици, от които може да се направят изводи за структурата на нейните квантови енергийни нива. В това се оказа, че е подобен на обикновената материя, пишат учените в статия, публикувана от научното списание Nature.
„Откриването на несъответствия в свойствата на материята и антиматерията буквално ще разклати основите на Стандартния модел. Тези измервания ни помогнаха да осъществим дългогодишната си мечта и да проучим някои аспекти на взаимодействието на антиматерията с заобикалящото пространство, включително измерване на изместването на по-ниските му енергийни нива “, - каза резултатите от работата, официалният представител на проекта ALPHA Джефри Хангст.
Космолозите предполагат, че във Вселената в първите моменти от нейния живот материята и антиматерията са били приблизително равни. Всички химични и физични свойства на техните частици, с изключение на заряда, би трябвало да са еднакви - освен ако, разбира се, Стандартният модел не е пълен или погрешен (тази теория описва повечето взаимодействия на всички елементарни частици, които сега са известни на науката).
Това обаче противоречи на самото съществуване на реалността, тъй като всички частици от материята и антиматерията трябваше да се унищожават, като се сблъскват и взаимно унищожават в първите мигове след Големия взрив. Затова учените спорят от много десетилетия и се чудят защо на практика няма антиматерия в наблюдаваната Вселена.
Много физици смятат, че отговорът на тази загадка се крие в най-малките разлики в свойствата, поведението и структурата на частиците на антиматерията и материята. Напоследък учените откриха много намеци, че такива несъответствия могат да съществуват, например, в масите от протони и антипротони. Физиците обаче все още не са потвърдили нито едно от тях.
Хангст и неговите колеги се опитват да ги намерят от много години с помощта на инструмента ALPHA-2, специален магнитен капак за позитрони и антипротони, който ги принуждава да се комбинират и образуват единични антиматериални атоми. Първите подобни измервания, които учените извършиха през 2012, 2016 и 2018 г., показаха, че няма разлика в начина, по който светлината възбужда електрони и позитрони в атомите на антиматерията и материята.
Промоционално видео:
Тайните на антиматерията
В нова поредица от експерименти учени от ЦЕРН за първи път измериха така наречената смяна на агнетата за антиматерия. Това е, което учените наричат малки разлики в това къде се намират две специфични енергийни нива в атома, 2s и 2p. Според теорията позицията им трябва да съвпада, но в действителност това не е така - те се оказват изместени един спрямо друг.
Съществуването на тази празнина се дължи на факта, че частиците от материята и антиматерията постоянно взаимодействат на квантово ниво с двойки виртуални частици и античастици, които непрекъснато се раждат и изчезват в празнотата на вакуума. Следи от това могат да се видят в така наречената "фина структура" на атома, набор от тесни ленти в спектъра, на които теоретично предвидените енергийни нива са разделени.
Проектът ALPHA първо изследва структурата на този набор от линии, като преминава 90 000 атохидрогенни атома през мощно магнитно поле, след което ги облъчва с ултравиолетов лазер и наблюдава как се променя техният спектър в резултат. Учените използваха тези данни, за да изчислят смяната на агнетата на антиматерията и да я сравнят с подобен параметър за водород.
По принцип получените стойности съвпадат с измерванията за обикновена материя и с резултатите от теоретичните изчисления, които вземат предвид квантовите ефекти. Както подчертава Hangst, тези данни са все още предварителни, но вече можем да кажем, че измерванията на константната структура не могат да се отклоняват от прогнозите на теорията с повече от 2%, а изместването на Lamb - с повече от 11%.
В близко бъдеще членовете на ALPHA планират да извършат по-точни измервания чрез охлаждане на антихидрогенните атоми до температури, близки до абсолютната нула. Тези наблюдения, надяват се учените, най-накрая ще потвърдят, че стойностите на изменението на Агнето за материя и антиматерия са едни и същи и че ще помогнат на физиците да измерват точно радиуса на антипротона.