Викиновости

Учёным впервые удалось провести спектральный анализ антиводорода

22 января 2014 года

Антиводород (на заднем плане) водород (на переднем)

Учёным из Европейского центра ядерных исследований (CERN) в рамках эксперимента ASACUSA впервые удалось не только получить антиводород, но и провести его спектроскопический анализ. Об этом сообщается на сайте центра. Статья ученых появилась в журнале Nature Communications.

Антиводород представляет собой связанное состояние антипротона и позитрона. В эксперименте антипротоны из замедлителя AD смешивают с позитронами (антиэлектронами) в специальной ловушке. Антипротоны при этом охлаждены до 200 кельвинов, а позитроны — до 40 кельвинов. В ходе реакции они образуют атомы антиводорода.

Это не первый случай получения антиводорода. Впервые атом антиводорода наблюдался в 1995 году в эксперименте SP20 на ускорителе LEAR в ЦЕРНе.

В 2002 году сразу два содружества — ATRAP и ATHENA — синтезировали и в течение долгого времени удерживали относительно холодный антиводород в значительных количествах, порядка 50 000 000 атомов. В настоящее время эти группы исследуют спектроскопию антиводорода и иные свойства полученного антивещества.

В 2010 году участники эксперимента ALPHA, проводившегося в CERN, опубликовали статью, в которой заявили, что им удалось не только создать атомы антиводорода, но и удерживать их в специальной ловушке в течение 0,1—0,2 секунды[1][2][3].

В 2011 году это время было увеличено до 17 минут[4][5][6].

Теперь учёным впервые удалось не только получить атомы антиводорода, но и провести их спектроскопический анализ. Сложность этой задачи заключается в том, что антиводород аннигилирует (то есть превращается в излучение) от соприкосновения с любой обычной материей. Поэтому для удержания антиводорода используют сильные переменные магнитные поля, мешающие измерению спектра. В новом эксперименте учёным удалось перенести пучок из 80 атомов антиводорода на расстояние 2,7 метра от источника в область, где магнитное поле было уже малым. Это позволило провести спектроскопию антиатомов «на лету».

По словам учёных, новый результат — это только первый шаг к изучению спектральных свойств антиводорода. Изучение его спектра станет самой точной на сегодняшний момент экспериментальной проверкой так называемой CPT-симметрии. Из этой симметрии вытекает, что спектры атомов водорода и антиводорода должны быть идентичны. Малейшее нарушение этой симметрии может означать, что существующие представления о материи неверны.

CERN (сокр. от фр. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire — Европейский совет по ядерным исследованиям) — европейская организация по ядерным исследованиям, крупнейшая в мире лаборатория физики высоких энергий. CERN находится на границе Швейцарии и Франции, вблизи Женевы. Территория CERN состоит из двух основных площадок и нескольких более мелких. Большой комплекс зданий включает в себя рабочие кабинеты, лаборатории, производственные помещения, склады, залы для конференций, жилые помещения, столовые. Ускорительный комплекс расположен как на поверхности (старые ускорители Linac, PS), так и под землёй на глубине до 100 метров (более современные SPS, LHC).

Основной площадкой является территория близ швейцарского городка Мейрин, т. н. site Meyrin. Другой основной площадкой является территория возле французского городка Превесан-Моэн — site Prévessin. Более мелкие площадки разбросаны в ближайших окрестностях вдоль подземного кольца, построенного для ускорителя LEP. На территории CERN находится Большой андронный коллайдер (LHC).

Соглашение по образованию CERN было подписано в Париже 29 июня — 1 июля 1953 года представителями 12 европейских стран. Организация была образована 29 сентября 1954 года. В настоящее время число стран-членов возросло до 20. Кроме того, некоторые страны и международные организации имеют статус наблюдателя, при этом страны-наблюдатели активно участвуют в проектах CERN.

В 2012 году Россия подала заявку на вступление в CERN в качестве ассоциированного участника. Украина в 2013 году также начала процесс вступления в CERN в качестве ассоциированного участника.

В CERN постоянно работают около 2500 человек, ещё около 8000 физиков и инженеров из 580 университетов и институтов из 85 стран участвуют в международных экспериментах CERN и работают там временно. Годовые взносы стран-участников CERN в 2008 году составляют 1075,863 миллионов швейцарских франков (около 990 миллионов американских долларов).

В 2013 году CERN был награжден Золотой медалью Нильса Бора — наградой Организации Объединённых Наций по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО) — как пример международного сотрудничества учёных из множества стран мира.

Экспериментальный зал накопителя AD и экспериментов ALPHA, ASACUSA и ATRAP.

ASACUSA (англ. Atomic Spectroscopy And Collisions Using Slow Antiprotons — «атомная спектроскопия и столкновения с использованием медленных антипротонов») — это экспериментальное тестирование CPT-симметрии методами лазерной спектроскопии антипротонного гелия и микроволновой спектроскопии сверхтонкой структуры антиводорода. Она также измеряет атомные и ядерные сечения антипротонов на предельно низких энергиях. Установка использует пучок медленных антипротонов накопительного кольца Antiproton Decelerator международного центра ЦЕРН. Была предложена в 1997 году.

Примечания

править
  1. ↑ G. B. Andresen et al. Trapped antihydrogen (Английский) // Nature. — 2010. — Т. 468. — С. 673–676. — DOI:10.1038/nature09610
  2. ↑ Antimatter Atoms Stored for the First Time (англ.), Science Daily (17 ноября 2010). Проверено 18 ноября 2010.
  3. ↑ Физики научились удерживать атомы антивещества, РИА Новости (17 ноября 2010). Проверено 18 ноября 2010.
  4. ↑ The ALPHA Collaboration Confinement of antihydrogen for 1,000 seconds (Английский) // Nature Physics. — 2011. — Т. 7. — С. 558–564. — DOI:10.1038/nphys2025 (arXiv:1104.4982v1)
  5. ↑ Clifford M. Surko Anti-atoms: Gotcha! (Английский) // Nature Physics. — 2011. — Т. 7. — С. 520–521. — DOI:10.1038/nphys2030
  6. ↑ Физики увеличили в 10 тысяч раз срок жизни атомов антиматерии, РИА Новости (27 апреля 2011). Проверено 27 апреля 2011.

Источники

править
 
 
Creative Commons
Эта статья содержит материалы из статьи «Ученым из CERN в рамках эксперимента ASACUSA впервые удалось получить антиводород», опубликованной PanARMENIAN.Net и распространяющейся на условиях лицензии Creative Commons Attribution 3.0 Unported (CC-BY 3.0 Unported).

Комментарии

Викиновости и Wikimedia Foundation не несут ответственности за любые материалы и точки зрения, находящиеся на странице и в разделе комментариев.



Источник — https://ru.wikinews.org/w/index.php?title=Учёным_впервые_удалось_провести_спектральный_анализ_антиводорода&oldid=16726769