В пользующихся популярностью пульповых новых Ангелах Дэна Брауна и Демонах, плохие парни крадут? грамм антивещества, приостановленного магнитным полем в вакуумной бутылке, из европейской лаборатории физики элементарных частиц, CERN и попытки взорвать Ватикан. Сейчас, физики в лаборатории под Женевой, Швейцария, в самом деле заманили в ловушку пару дюжин атомов антиводорода с магнитным полем.
Это – слишком немногие для бомбы, но сравнения заманенных в ловушку атомов водорода и антиатомов водорода имели возможность бы когда-нибудь унести отверстие в теории Эйнштейна особенной относительности.«Я не пологаю, что могу слишком выделить, как весёлый и уменьшил, мы были то, что это трудилось», говорит Джеффри Хэнгст, физик в университете Орхуса в Дании и представителе этих 40 физиков, трудящихся над заманиванием в ловушку устройства именующиеся АЛЬФА. Заманивание в ловушку антиатомов вероятно самый твёрдый шаг на встречу к сравнению водорода и антиводорода, он говорит, по причине того, что четыре группы в направляться соперничают, чтобы сделать.
Атом водорода складывается из легкого веса, отрицательно наполненный электрон, связанный со громадным, положительно заряженный протон. Так, антиатом водорода складывается из положительно заряженного позитрона или «позитрона», связанного с отрицательно заряженным антипротоном. Физики были в состоянии произвести и заманить в ловушку оба типа античастиц в течении многих лет. Но только в 2002, бригада Хэнгста и бригада во главе с Джеральдом Гэбрилсом из Гарвардского университета произвели первые антиатомы водорода.
Они объединили антипротоны, сгенерированные способом сбрасывания луча протонов в металлическую цель с позитронами, сгенерированными через радиоактивный распад натрия изотопа 22.Это не правильно легко, как это звучит. Антипротоны и позитроны появляются в качестве тёплого газа, в который почтовый индекс заряженных частиц около непоследовательно на высокой скорости.
Так, заряженные частицы должны вначале быть охлаждены и пойманы в электрических областях, произведенных устройством, известным как западня Пеннинга, цилиндрическое размещение электродов в барокамере. Фактически, и бригады отловили позитроны и антипротоны в бок о бок тучах в так называемой положенной западне Пеннинга — по существу одной западне Пеннинга в другом — и позже использовали нежное электрическое поле для хлюпания антипротонов в облако позитронов, делая антиатомы водорода, не так долго осталось ждать пронесшиеся на громадном растоянии и распавшиеся на контакте с простыми атомами.Сейчас, АЛЬФА-сотрудничество пошло основной шаг вперед, отловив пару из тех антиатомов и держа их для доли секунды. Это не легко по двум причинам.
Прежде всего незаряженные атомы скользят прямо через электрические поля западни Пеннинга, так, они будут совершены в магнитной западне. Во-вторых, даже после охлаждения, позитроны и антипротоны являются все еще достаточно тёплыми для тёплых, стремительных атомов, которые не легко заманить в ловушку.
Но, АЛЬФА-бригаде удалось поймать пару вещей. Физики снова объединили позитроны и антипротоны во положенной западне Пеннинга, начав с затяжки 30 000 антипротонов, охлажденных к 200? выше безотносительного нуля, или 200 kelvin и 2 миллионов позитронов, охлажденных приблизительно к 40 kelvin. Но в этом случае, они строят западню Пеннинга в магнитной западне, известной как западня Иоффе-Притчара, как они информируют онлайн сейчас по собственной природе.Та западня была только достаточно «глубока» для завоевания движущихся самым медленным образом антиатомов.
Чтобы доказать, что это трудилось после смешивания и позитронов протонов, Hangst и сотрудники отключили западню Пеннинга и использовали электрические поля для уборки любых остающихся заряженных частиц их устройство. Они тогда отключили магнитную западню и искали каждые непрекращающиеся антиатомы, дрейфующие в материал в западне и уничтожающие для производства обнаружимых частиц. На 335 опробованиях физики видели В общем итоге 38 заманенных в ловушку атомов — о каждых 10 опробованиях.
«Я рад, что мы видим даже пару заманенных в ловушку атомов», говорит Гэбрилс, изучивший холодных антипротонов и развитие положенной западни Пеннинга. «Я чувствую даже мелкую гордость происхождения, в котором мы развили кое-какие методы, которые они использовали». Он говорит, что его бригада, трудящаяся с устройством именующиеся ATRAP, проявляет слабо отличается подход, концентрируясь на охлаждении целых 3 миллионов антипротонов всего к нескольким kelvin, чтобы упростить отлавливать большее число антиатомов водорода.
В итоге физики хотят сравнить водород с антиводородом. Благодаря квантовой механике атом может поглотить или излучать свет только очень определенных длин волны. В водороде те длины волны были измерены с точностью части в 1 014. Ученые хотели бы знать, имеется ли спектр антиводорода тем же.
Физики уже сравнили протоны и антипротоны, но сравнения ядерных спектров были бы намного более верными, говорит Гэбрилс.Правомерность теории Эйнштейна особенной относительности лежит на чаше весов. Принцип назвал аннулирование «паритетным временем нагрузки» (CPT), симметрия говорит, что его атом и антиатом должны иметь тот же спектр.
И если это не верно, тогда особенная относительность также не может быть совсем правильно верной. Исходя из этого особенная относительность принимает собственного рода симметрию, названную постоянством Лоренца, в способе, которым наблюдатели, двигающиеся в постоянную скорость относительно друг друга, будут чувствовать количества, такие как расстояние и время. И постоянство Лоренца требует, чтобы симметрия CPT держалась.Физики частицы были бы изумлены, если бы симметрия CPT не держалась, Хэнгст признает.
Но другие предполагаемые симметрии разрушились, отмечает он. К примеру, физики в один раз высказали предположение, что все сотрудничества частицы были симметричным зеркалом, симметрия, известная как паритет.
Но в 1956, изучения радиоактивного распада доказали, что это не правильно. «Эти симметрии хороши, пока они не», говорит Хэнгст. «Любой нарушен, и кто-то побеждает Нобелевскую премию».