Отчаянье антиматерии: Вселенная не должна существовать

Вселенная не должна существовать, согласно новым сверхточным измерениям антипротонов, сообщает livescience.

Туманность вуали, которую видел Хаббл. Потому что выглядит круто.
Авторы: NASA / ESA / Hubble Heritage Team

Но тот факт, что автор набирает эту статью, а вы ее читаете, тем не менее, говорит о том, что мы здесь, поэтому что-то должно быть не так с нашим пониманием физики, управляющей вселенной.

Вселенная является воплощением эпической битвы между веществом и антиматерией, которая произошла сразу после Большого взрыва, 13,82 миллиарда лет назад. Очевидно, материя победила — потому что есть галактики, звезды, планеты, вы, я, хомяки, длительные прогулки по песчаным пляжам с пивом, но как она выиграла, это одна из самых больших тайн, висящих над физикой.

Прогнозируется, что равные количества вещества и антиматерии были получены в изначальной Вселенной (основное предвычисление по Стандартной Модели физики), но если это так, то вся материя во Вселенной должна была быть уничтожена, когда она вступила в контакт со своей антиматерией - большой взрыв, за которым последовало бы большое разочарование.

Эта физическая загадка фокусируется на идее, что все частицы имеют своего двойника-антиматерию с одинаковыми квантовыми числами, только в полной противоположности. Протоны имеют антипротоны, электроны имеют позитроны, нейтрино имеют антинейтрино и т. д., красивым примером симметрии в квантовом мире. Но если одно из этих квантовых чисел будет немного отличаться от материи и частиц антивещества, это может быть объяснением, почему материя стала доминирующим «материалом» Вселенной.

Таким образом, в попытке измерить одно из квантовых состояний частиц физики из Baryon–Antibaryon Symmetry Experiment (BASE) CERN, расположенного недалеко от Женевы, Швейцарии, сделали наиболее точное измерение магнитного момента антипротона. BASE представляет собой сложную аппаратную часть, которая может точно измерять магнитные моменты протонов и антипротонов в попытке обнаружить чрезвычайно малую разницу между ними. Если будет разница, этот факт может объяснить, почему материя более доминирует, чем антиматерия.

© pixabay

Тем не менее последнее измерение магнитного момента антипротонов показало, что магнитные моменты как протонов, так и антипротонов точно совпадают на рекордном уровне точности. Фактически, антипротонные измерения еще точнее, чем наши измерения магнитного момента протона - потрясающий подвиг, учитывая, как трудно изучать сложные протоны.

«Вероятно, в первый раз физики получают более точное измерение антиматерии, чем для материи, что демонстрирует необычайный прогресс, достигнутый на CERN Antiproton Decelerator», - сказал физик Кристиан Сморра в заявлении CERN. Antiproton Decelerator - это машина, которая может захватывать античастицы (созданные из соударений частиц, которые происходят в протонном синхротроне CERN) и направляет их на другие эксперименты, такие как BASE.

Антиматерии очень сложно наблюдать и измерять. Если эти античастицы вступают в контакт с частицами, они аннигилируют - вы не можете просто засунуть кучу антипротонов в колбу и ожидать, что они будут играть по правилам. Чтобы препятствовать антиматерии вступать в контакт с веществом, физики должны создать магнитный вакуум "прерывания", которые могут изолировать антипротоны от касания материи, тем самым позволяя продолжить изучение.

Основная область исследований заключалась в разработке все более сложных магнитных ловушек; малейшие недостатки в их магнитном поле, содержащем антивещество, могут позволить частицам просачиваться. Чем более совершенным является магнитное поле, тем меньше вероятность утечки, и более продолжительно антиматерия остается левитирующей в стороне от материи. За эти годы физики добились все более длительных записей о сдерживании антиматерии.

© pixabay

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature 18 октября, исследователи использовали комбинацию двух криогенно охлаждаемых ловушек Пеннинга, в которых содержались антипротоны для рекордных 405 дней. За это время они смогли применить еще одно магнитное поле к антиматерии, вызвав квантовые скачки во вращении частиц. Делая это, они могли измерить свои магнитные моменты с удивительной точностью.

Согласно их исследованию, антипротоны имеют магнитный момент -2.792847344142 μN (где μN - ядерный магнетон, физическая константа). Магнитный момент протона равен 2,7928473509 мкН, почти точно такой же - небольшая разница хорошо укладывается в пределы погрешности эксперимента. Как следствие, если есть разница между магнитным моментом протонов и антипротонов, она должна быть намного меньше, чем может обнаружить в настоящее время эксперимент.

Эти крошечные измерения имеют огромные — вы могли бы сказать: универсальные — последствия.

«Все наши наблюдения находят полную симметрию между веществом и антиматерией, поэтому вселенная не существует на самом деле», - добавил Сморра. «Асимметрия должна существовать здесь, но мы просто не понимаем, где разница».

Теперь план состоит в том, чтобы улучшить методы захвата частиц антивещества, продвигая BASE к еще более высокой точности, чтобы увидеть, действительно ли асимметрия в магнитном моменте между протонами и антипротонами. Если нет, ну, физикам нужно будет найти свою асимметрию в другом месте.