Неразгаданата загадка на антиматерията

Физиците още мъничко се приближиха към отговора на въпроса: Защо във Вселената има толкова много материя и няма антиматерия. За това, какво именно са успели да разберат учените, разказва Игор Алексеев, ръководител на групата на Института по теоретична и експериментална физика в международната колаборация STAR пред изданието „Чердак“.

Антиматерията е „двойник“ на обичайното вещество, но нейните частици се отличават от „обичайните“ по знака на електрическия заряд. При взаимодействие частиците и античастиците изчезват, анихилират.

„В тази работа с помощта на доста сложна корелационна методика за първи път са получени данни за взаимодействието между антипротоните“, пояснява Алексеев.

Изследванията са провеждани на ускорителя RHIC в Брукхейвънската национална лаборатория (САЩ), детекторът, който среди раждането на нови частици, се нарича STAR – той е дал и името на колаборацияята. В колайдера на околосветлинни скорости се сблъскват златни йони. При такива мощни удари йоните за известно време се разпадат на кварк-глуонна плазма – състояние, в което веществото във Вселената вероятно се е намирало в първите мигове след Големия взрив. Тази плазма е стотици хиляди пъти по-гореща от Слънцето и когато изстива, от нея в равни количества се образуват вещество и антивещество.

Но ако при раждането на Вселената количеството частици и античастици е било еднакво, то в резултат на тяхната анихилация в нея би трябвало а остане само лъчение. Но нищо подобно не наблюдаваме – във Вселената е пълно с материя, а антиматерия почти няма. За да обяснят тази асиметрия, физиците от всички страни изучават частиците антивещество.

В дадения случай те измерили силното взаимодействие на антипротоните и го сравнили със силното взаимодействие на протоните. Силното взаимодействие е притегляне, което задържа ядрата на атомите от разпад на протони и неутрони, а тях на свой ред – на кварки.

Ако се окаже, че силата, привличаща и задържаща антипротоните, се отличава от силата задържаща протоните, това би могло да подскаже посоката на бъдещото търсене на решение на проблема за преобладаването на веществото във Вселената.

Но както показали експериментите на колаборацията STAR, силното взаимодействие се оказало еднакво както за протоните, така и за антипротоните.

„Ако бяхме открили директна разлика във взаимодействието между протоните и антипротоните, то това, макар да заявява, че сериозно не разбираме нещо в свойствата на силното взаимодействие, то би обяснило асиметрията между материята и антиматерията във Вселената“, пояснява Алексеев.

„Единствената известна разлика между материята и антиматерията – в слабото взаимодействие – е абсолютно недостатъчно за обяснение, че в известната ни част Вселената е представена преимуществено от материя“, продължава физикът.

И все пак получените данни ще помогнат на физиците в изследването на другите свойства на частиците.

Резултатите са публикувани в сп. Nature.