Протони и антипротони се оказват пълни двойници
Последно: 19 юни 2024 г. в 10:24
Съотношението между масата и заряда и прочие физически свойства на протони и антипротони може напълно да съвпадат, което отново поставя въпроса, защо Вселената е пълна с материя и практически е лишена от антиматерия, се казва в статия, публикувана в сп. Nature.
„Открихме, че съотношението между масата и заряда за протона и антипротона е равно с грешка 69 на трилион. Подобна точност на измерването е четири пъти по-висока, отколкото при предишни измервания на двойки протони-антипротони и тя още повече ограничава вероятността симетрията на законите на физиката някъде да се нарушава“, казва Щефан Улмер (Stefan Ulmer) от института RIKEN в Сайтама (Япония).
Както днес смятат учените, в първите мигове след Големия взрив е възникнало равно количество материя и антиматерия. Стандартният модел на физиката говори, че свойствата на частиците на антиматерията огледално повтарят характеристиките на своите близнаци, с изключение на заряда. Казано с други думи, химичните и физичните свойства на атомите на антиматерията и материята трябва да са идентични.
Тъй като материята и антиматерията анихилират при сблъсък, по време на раждането на Вселената техните частици трябва да са се унищожили взаимно. Затова възниква въпросът – къде е „пропаднала“ антиматерията и защо съществува Вселената.
Смята се, че една от причините за асиметрията може да е в съществуването на малки, но достатъчно съществени разлики в устройството и свойствата на частиците антиматерия.
За последните години физиците са открили няколко намека, че такива разлики, например в масата на протоните и антипротоните, все пак съществуват, но точното изменение се затруднява от ниската точност на уредите и микроскопичните мащаби на тази асиметрия.
Улмер и колегите му се усъмнили, че подобни различия съществуват наистина, и разработили нова методика за измерване на съотношението между масата и заряда на елементарните частици и техните „лоши близнаци“ в лицето на античастиците, и го използвали за уточнение на тази пропорция за протона и антипротона.
Нейна основа е специален капан от няколко неголеми аелектрода, улавящ индивидуални частици материя и антиматерия и каращ ги да се въртят в кръг в електрически и магнитни полета. Скоростта на това обикаляне в кръг зависи от това, какъв заряд има изучаваната частица и от нейната маса, което позволява изключително точно да се измери един от тези параметри, като се знае стойността на втория и честотата на въртене.
Наблюдавайки подобни движения на над 6000 протони и антипротони повече от месец, физиците така и не успели да открият разлика в съотношенията на техните маси и заряд, което намеква, че не съществува нарушение в симетрията на свойствата на тези частици.
В близко време екипът на Улмер планира да проведе нова серия експерименти, чиято точност първоначално ще бъде повишена 10 пъти, а след това и 100 пъти. Тези опити според надеждите на учените или ще потвърдят получения резултат и ще покажат посоката на търсене на новата физика извън пределите на Стандартния модел, или ще позволят да се открият разликите в свойствата на частиците и античастиците.
