Частицы антиматерии помогут в установлении свойств тёмной материи

Учёные предложили использовать новый метод охлаждения захваченных атомов антиводорода, который по их мнению, способен значительно облегчить установление свойств до сих пор таинственной тёмной материи.

Как известно, каждая частица имеет свою античастицу. Исключением можно считать частицы полей (фотоны света, гравитоны гравитационного поля и ряд других), частицы которых тождественны античастицам. Каждый вид вещества может иметь соответствующее антивещество.

Почти все свойства частицы и античастицы одинаковы (масса, спины, величина зарядов и другие характеристики). Но есть одно свойство, которое у частиц и античастиц будет разным. Это знаки электрического заряда. Если частица положительна, то античастица отрицательна, и наоборот. То есть, знаки заряда будут противоположны, но количество заряда равное. Из более простых частиц и античастиц можно строить более сложные (атомы и антиатомы, молекулы и антимолекулы).

К примеру, простейший атом водорода (протий) состоит из одного протона в ядре и одного электрона в оболочке. А простейший атом (антиатом) антиводорода состоит из антипротона и позитрона (антиэлектрона).

При этом протоны и нейтроны, равно как и антипротоны и антинейтроны, являются сами, как стало известно, «не совсем простые» частицы: они состоят из кварков и антикварков, а также частиц-квантов сильного (ядерного) поля – глюонов.

Если частицы и античастицы сближаются друг с другом, сталкиваются, то они аннигилируют («взаимоуничтожаются»). Но на самом деле полного уничтожения материи не происходит, образуются частицы полей (фотоны и др.). При аннигиляции высвобождается огромное количество энергии, выброс энергии даже более интенсивен, чем при термоядерных реакциях.

Согласно теоретическим положениям, после Большого взрыва должны были образоваться равные количества материи и антиматерии, однако наша Вселенная состоит почти целиком из материи (антиматерии, наоборот, крайне мало). Загадочная асимметрия Вселенной может содержать в себе ключ к пониманию тёмной материи, считают учёные. Правда, они же отмечают, что асимметрия вещества и антивещества может объясняться тем, что в самом начале случайно возобладало вещество, а затем оно просто «съедало» любые образовавшиеся крохи антивещества.

Команде исследователей из США и Канады удалось охладить захваченные атомы антиводорода до температуры в 25 раз ниже той, которую было возможно достичь прежде, в результате чего полученные частицы стали более стабильными, и их экспериментальное исследование значительно облегчилось. Теперь можно накопить несколько большее количество антивещества.

Новая работа была опубликована онлайн на сайте IOP Publishing в журнале Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics.