Симметрию материи и антиматерии проверят благодаря многомесячному плену позитрона

Предполагается, что симметрия существует, но это не точно.

Одиночную частицу антиматерии удалось удерживать в электромагнитной ловушке на протяжении рекордного срока - нескольких месяцев. Благодаря такому длительному захвату ученые удалось очень точно определить свойства частицы.

Объектом исследования стал позитрон, античастица электрона: частицы обладают одинаковой массой, но противоположными электрическими зарядами. При встрече электрона с позитроном происходит аннигиляция с выделением энергии в виде излучения.

Из-за огромного количества электронов в окружающем мире свободные позитроны обычно существуют очень недолго, поэтому длительное удержание даже одной такой частицы представляет серьезную техническую задачу.

Для получения антиматерии исследователи использовали радиоактивный изотоп натрия, испускающий позитроны при распаде. Сначала античастицы замедлили при помощи охлаждающей установки, а затем направили через кристалл вольфрама. Часть позитронов аннигилировала внутри материала, но некоторые успешно преодолели препятствие.

Особо юркие частицы попали в охлажденную вакуумную камеру, где электромагнитные поля образовали невидимую ловушку. В итоге физикам удалось изолировать один позитрон и перевести его в состояние с минимальной энергией.

Ученые не только захватили частицу и удерживали ее несколько месяцев, но и научились управлять ее квантовыми состояниями с помощью коротких микроволновых импульсов. Воздействие излучения переключало захваченный позитрон между двумя нижними энергетическими уровнями.

Теперь исследователи хотят подсчитать магнитный момент позитрона: эта характеристика определяет поведение частицы в магнитном поле. Аналогичный параметр для электрона уже измерен, сопоставление данных позволит подтвердить или опровергнуть симметрию между материей и антиматерией.