Физики сумели удерживать отдельную частицу антиматерии в течение нескольких месяцев

Физики Северо-Западного университета США сумели захватить одиночный позитрон – античастицу электрона – и удерживать его в специальной ловушке в течение нескольких месяцев. Ученые охладили частицу почти до абсолютного нуля и научились управлять ее квантовыми состояниями. Результаты эксперимента опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Позитрон имеет такую же массу, как электрон, но противоположный электрический заряд. При встрече этих частиц происходит аннигиляция: они исчезают, превращаясь в энергию. Поэтому хранить антиматерию в обычной емкости невозможно – необходимо полностью исключить ее соприкосновение со стенками и другими частицами вещества.

Исследовательская группа под руководством физика Джеральда Габриэлсе использовала ловушку, в которой комбинация электрических и магнитных полей удерживает позитрон в почти идеальном вакууме. Частицу получили при радиоактивном распаде натрия-22, затем резко замедлили и охладили до температуры около 0,3 градуса выше абсолютного нуля.

Ученым удалось перевести позитрон в основное квантовое состояние и управлять переходами между энергетическими уровнями с помощью микроволнового излучения. Экспериментальная установка получила название "однопозитронный квантовый циклотрон". Она позволяет изучать свойства одиночной античастицы с высокой точностью, не разрушая ее в процессе измерения.

Следующая задача исследователей – измерить магнитный момент позитрона и сопоставить его с чрезвычайно точными измерениями магнитного момента электрона. Согласно современной теории, их свойства должны соответствовать друг другу с учетом противоположного заряда. Обнаружение достоверного расхождения стало бы свидетельством неполноты существующей физической модели и могло бы помочь в поиске объяснения, почему наблюдаемая Вселенная состоит преимущественно из вещества, а не антивещества.