Пада ли антиматерията? Или може би отлита?

Ако частицата срещне античастица, те анихилират, като отделят енергия, е е равно на емцеквадрат, а щраусите не летят.

Но какво знаем за антиматерията извън пределите на подобни баналности? И по-точно – какво не знаем?

„Ние не разбираме много добре антиматерията – признава Холгер Мюлер, физик от Калифорнийския университет в Бъркли (САЩ). – Например фундаменталните физични закони позволяват да мислим, че материята и антиматерията във Вселената са еднакво количество, а наблюденията на околния свят показват, че първата е многократно повече и няма никакво обяснение, което да устройва всички.“

То пък да беше само това! Ето: да предположим, че сте хвърлили грам антиматерия (молим, не правете това извън вакуум, иначе ще се отдели енергия колкото две Хирошими). Ще излети ли в гравитационното поле на Земята антиматерията нагоре, или ще полети надолу?

И тук всичко е печално. Тъй като и с гравитацията не всичко е ясно докрай. Понеже, когато гледаме въртящите се галактики, то гравитацията незнайно защо, изглежда, не може да задържи заедно техните части, изхождайки от количеството материя, което наблюдаваме в тези галактики.

„Това обикновено това се приписва на гравитация от тъмна материя, но никой не знае какво е това“, уточнява Мюлер.

„Комбинацията между антиматерия и гравитация никога не е изследвана експериментално – съобщава ученият. – Има само непреки свидетелства, но дори елементарен експеримент като пускането на малко антиматерия с наблюдение на неговото поведение никога не е провеждан.“

Както се досещате, изследователят иска да бъде първият. „Ние не разбираме сто процента антиматерията, но същото се отнася и до това как стоят нещата с гравитацията, затова изучаването им в една връзка изглежда добра идея за търсене на истинско физично откритие“, смята ученият.

Какъв ще бъде инструментариумът? Изследователите се надяват на атомен интерферометър, измерващ поведението на частици от типа на атоми, електрони или протони и техните античастици. Най-добър обект при това ще бъдат студени частици, близки по температура до абсолютната нула.

В такива условия частиците в голяма степен ще се държат като вълни, вълнообразно разпространявайки се нагоре и надолу в експерименталната камера. Като се анализира взаимодействието на такива „вълни материя“, може да се разбере как точно гравитацията действа дори на отделна античастица, преодолявайки по този начин главния проблем на опитите с антивещество – неговият недостиг, особено в значими количества.

Екипът на Мюлер вече се е опитал да изясни дали антиводородът се подчинява на гравитацията. Но засега експерименталната инсталация (на схемата) дава прекалено ниска точност, за да се стигне до определени изводи.
© Holger Muller et al.

Мюлер и колегите му работят над създаването на такова експериментално устройство по програмата ALPHA, която се провежда от Европейската организация за ядрени изследвания в Швейцария. За да разберем техните затруднения, да напомним, че тази организация е способна днес само на създаването на 300 атома антиводород на месец. Да, любителите на „черните дупки, родени от апокалиптични адронни колайдери“, ще кажат, че и това е достатъчно – поне ако взривът бъде слаб, но за изследвания това е много малко.

Холгер Мюлер и сие вече са публикували изчисления как да определят характера на поведението на антиводорода в експерименталната камера. Учените смятат, че първите експерименти ще им дадат точност на данните около 1%, а в следващите точността може да нарасне 10 000 пъти и да се доведе до ниво, което ще позволи да се каже пада ли антиводородът в гравитационно поле, или излита.

Какъвто и да е резултатът – повярвайте, вихрушката от изводи на различни научни групи в този случай е гарантиран.

Отчет за изследването е публикуван в сп. Physical Review Letters.

LiveScience