09.11.2015

Впервые измерено сильное взаимодействие между античастицами

Физики из коллаборации STAR сообщили о результатах исследования, в котором были проведены измерения взаимодействия между частицами антиматерии. В эксперименте были найдены параметры сильного взаимодействия между антипротонами. Результаты опыта важны для понимания, почему в нашем мире материя преобладает над антиматерией и что произошло с веществом в первые доли секунды после Большого взрыва.

Эксперимент был проведён на коллайдере тяжёлых ионов (RHIC — Relativistic Heavy Ion Collider), расположенном в Брукхейвенской национальной лаборатории неподалёку от Нью-Йорка. Учёные сталкивали между собой ионы золота, и в результате образовывались частицы как материи, так и антиматерии.

Антипротоны, которые были объектом изучения в данном опыте, отличаются от протонов кварковым составом: вместо двух u-кварков и одного b-кварка антипротон состоит из соответствующих антикварков. Сами по себе антикварки не являются совсем уж экзотическими частицами: из пары кварк—антикварк состоят все мезоны, включая самые распространённые π-мезоны, которые в огромных количествах присутствуют в космическом излучении. Но барион, состоящий из трёх антикварков, уже является кирпичиком антиматерии. Частица и соответствующая ей античастица обладают одинаковыми массами и спинами, но противоположными электрическими, барионными и лептонными зарядами.

Сильное взаимодействие является притягивающим и отвечает, в том числе за удержание нейтронов и протонов в ядре. Физики-теоретики допускали, что в случае антиматерии сильное взаимодействие могло иметь иной знак или отличаться интенсивностью. Однако результаты эксперимента показали, что сильное взаимодействие антипротонов абсолютно такое же, как и в случае протонов.

Опыты с антиматерией помогают заглянуть в первые мгновения Вселенной после Большого взрыва, когда кварк-глюонная плазма ещё не сформировала отдельные адроны. Бариогенезис Вселенной произошёл в промежуток между 10^-34 и 10^-32 секунд после её рождения. Из-за спонтанного нарушения симметрии — частиц оказалось примерно на одну тридцатимиллионную больше, чем античастиц, — в результате мы живём в мире, состоящим из вещества.

Максим Рославлев

Источники:

1. 22century.ru