20.12.2016

Впервые в истории получен спектр антиводорода

После десятилетий работы физики смогли измерить длину волны света, поглощаемого атомами водорода. Сделать это удалось сотрудникам эксперимента ALPHA, работающим в ЦЕРНе.

Получить спектр антиводорода ученым хотелось очень давно, так как это позволило бы проверить одно из фундаментальных предсказаний специальной теории относительности. Атом вещества не может поглощать или испускать свет с любой длиной волны, эта величина строго определена и зависит от энергетических уровней, между которыми происходит переход электрона в этом атоме. В случае, если теория относительности верна, то для антиводорода длина поглощенной волны должна быть такой же, как и у водорода. Только в атомах антивещества энергетические переходы совершает не электрон, а позитрон.

Препятствовала такой проверке сложность получения и сохранения атомов антиводорода. В 2010 году в эксперименте ALPHA впервые удалось удерживать антивещество в магнитной ловушке 170 миллисекунд. Теперь же физики смогли не только достаточно долго сохранять атомы антиводорода, но и измерить длину волны света, поглощаемого атомами, как их позитрон переходит с уровня 1s на уровень 2s.

В ходе эксперимента они получили 1,6 миллиона позитронов и 90 тысяч антипротонов, из которых сформировалось около 25000 атомов антиводорода. В магнитную ловушку удалось поймать 14 из них (это примерно в десять раз больше, чем в предшествующих экспериментах). Для инициации энергетического перехода позитронов на атом воздействовали лазерным излучением. Длина волны поглощенного атомами света была измерена с точностью в несколько единиц на триллион. Хотя для обычного водорода точность такого же измерения сейчас примерно в сто тысяч раз выше, уже можно объявить, что первый шаг в спектроскопии антивещества сделан. И предсказания теории относительности подтвердились.

В эксперименте ALPHA-2 физики планируют повысить точность своих измерений, а также измерить другие спектральные линии антивещества. Еще в их планах изучить действие на антивещество гравитации.

Итоги эксперимента опубликованы журналом Nature и представлены в пресс-релизе на сайте ЦЕРНа.

Источники:

1. polit.ru