Учёные впервые зафиксировали позитрон в квантовом состоянии на месяцы, создав уникальный однопозитронный циклотрон

Контроль над антиматерией: новый рубеж

Как сообщает НВ — Техно: Группа физиков из Северо-Западного университета в США впервые удержала одиночный позитрон в устойчивом квантовом состоянии в течение нескольких месяцев благодаря созданию однопозитронного квантового циклотронного устройства. Это достижение открывает новые возможности для точного сравнения свойств материи и антиматерии, а также для проверки ключевых симметрий в физике. Для русскоязычных исследователей данный прорыв важен, поскольку он расширяет экспериментальные методы, доступные для исследования фундаментальных частиц.

Позитрон, являющийся античастицей электрона, был заключён в специально разработанную ловушку с комбинированными электрическими и магнитными полями, препятствующими его контакту с поверхностями прибора. Частицы позитрона получали посредством радиоактивного распада изотопа натрия-22. Для достижения квантового основного состояния система охладилась до температуры около 0,3 К (−272,85 °C), что позволило позитрону сохранять стабильность в течение нескольких месяцев.

Ключевые эксперименты и перспективы

Под руководством профессора Джеральда Габриельса учёные использовали микроволновое излучение для управления энергетическими уровнями позитрона. Ранее эта же команда измерила магнитный момент электрона с точностью до одной части на 10 триллионов. Согласно Стандартной модели - базовой теории, описывающей фундаментальные частицы и три из четырёх известных взаимодействий - электрон и позитрон считаются идеальными зеркальными противоположностями. Однако эта модель не даёт ответа на загадку, почему во Вселенной материи значительно больше, чем антиматерии.

Современные теории предполагают, что в момент Большого взрыва образовалось примерно равное количество материи и антиматерии. Если бы они полностью аннигилировали, существование современного Вселенной было бы под большим вопросом. Данное исследование создаёт прочную экспериментальную базу для будущих сверхточных измерений магнитных характеристик позитрона.

«Если магнитные параметры электрона и позитрона окажутся различными, это станет прорывным открытием.»

Профессор Джеральд Габриельс

Опубликованное в журнале Physical Review Letters исследование имеет потенциал значительно расширить наше понимание фундаментальных законов природы и происхождения Вселенной.

Это важный шаг в изучении антиматерии, который поможет пролить свет на процессы, связанные с формированием материи. Развитие подобных экспериментов может привести к пересмотру существующих теорий и углублению знаний о базовых принципах, управляющих космосом.

Это открытие поднимает важные вопросы о природе материи и антиматерии, которые остаются актуальными в научном сообществе. Например, исследования тяжелых нейтрино могут пролить свет на то, почему материи в нашей Вселенной значительно больше, чем антиматерии. Узнайте больше о том, как эти частицы могут объяснить это явление в нашей статье о тяжелом нейтрино и его роли в космологии.