Одним з провідних методів дослідження матерії є допплерівське лазерне охолодження: лазерний промінь направляється на атом і поглинається ним, після чого частинка спонтанно перевипромінює фотон, частота якого більша, ніж у поглиненого фотона.
новий варіант пастки пеннінга дозволяє швидше охолоджувати антиматерію за допомогою лазера, спрямованого на хмару іонів берилію. Зображення: f. Sämmer / jgu
Однак антиматерію вкрай складно змусити реагувати на такий вплив, тому для її дослідження застосовується непряме охолодження. В цьому випадку лазером охолоджують групу іонів, що знаходяться поруч з антиречовиною, після чого іони поглинають тепло античастинок.
При цьому виникає проблема: як розмістити речовина і антиречовину в одній і тій же пастці так, щоб вони не буде, тобто щоб частинки і античастки не зіткнулися і не перетворилися в якісь інші частинки.
Фізики з європейської організації з ядерних досліджень (церн) в рамках експерименту з вивчення симетрії баріонів і антибаріонів (base) з’єднали дві пастки пеннінга з 3,5 дюймовим надпровідним резонансним електричним контуром. Такі пристрої використовуються для зберігання і точних вимірювань властивостей заряджених частинок, наприклад, іонів або стабільних субатомних частинок, що мають електричний заряд.
В одній з пасток міститься хмара іонів берилію, в іншій – один антипротон.
Ємності з’єднані надпровідним ланцюгом, яка забезпечує обмін енергією на відстані 9 см.при охолодженні берилію лазером енергія передається по ланцюжку іонів до антипротону і він також охолоджується. Такий метод дозволяє знижувати температуру антиречовини набагато швидше і до більш низьких значень. Так, всього за 10 секунд температура античастинок знижується до 20-50 міллікельвінів (близько -273,1 ‰с). Раніше для їх охолодження до 100 мк (-273,05⁰с) було потрібно 10 годин. Це важливий крок у розвитку прецизійної лазерної спектроскопії, так як дає можливість проводити більш точні вимірювання.
за допомогою нової пастки дослідники з церн і base зможуть більш точно виміряти характеристики укладеного в ній антипротона. F. Sämmer / jgu
У перспективі використання нової пастки допоможе зрозуміти, чому у всесвіті так мало антиречовини. Відповідно до загальноприйнятої моделі фізики елементарних частинок, а саме срт-інваріантності, фундаментальні властивості частинок повинні бути рівні і частково протилежні властивостям відповідних їм античастинок. Іншими словами різниця між матерією і антиматерією повинна бути тільки в заряді і невеликих варіаціях в квантових числах.
Але якщо нові дослідження показують, що існують інші відмінності, наприклад, між масами, зарядами, часом життя або магнітними моментами, це може змінити уявлення про антиречовину і його ролі в нашому всесвіті. Зокрема, можна буде зрозуміти, чому в ній міститься набагато більше матерії, ніж антиматерії.
