Материя и антиматерия реагируют на гравитацию одинаково
Антиматерия похожа на материю, но частицы антиматерии имеют противоположный электрический заряд. И всякий раз, когда частица и античастица встречаются, они аннигилируют.
К счастью для нас, антиматерия крайне редко встречается во Вселенной, но никто толком не знает почему ее так мало. Большой взрыв должен был породить равное количество материи и антиматерии, что привело бы к аннигиляции всего содержимого Вселенной миллиарды лет назад.
То, что мы сейчас живы, подсказывает, что какой-то неизвестный фактор создал дисбаланс.
Именно поэтому физики внимательно изучают антиматерию и пытаются выяснить, есть ли между ней и обычной материей какие-либо другие различия, кроме заряда, которые могли бы объяснить дисбаланс. Стандартная модель утверждает, что никаких других различий быть не должно, поэтому если ученые что-то найдут, это может открыть совершенно новую физику.
Для изучения антиматерии необходимо вернуться к основам. Учёные начинают задавать «простые» вопросы — отличаются ли самые базовые характеристики материи и антиматерии?
Например, каждый элемент поглощает и излучает различные длины волн света, а значит, обладают спектром излучения. Антиматерия должна иметь такой же спектр, как и ее материя. Проверить и подтвердить это удалось только в 2016 году — ученые ЦЕРН проверили, что антиводород имеет тот же спектр, что и водород.
Реакция антиматерии на гравитацию — один из таких «простых» вопросов, на изучение которого ушли годы. Предполагается, что антиматерия должна реагировать на гравитацию так же, как и обычная материя, но есть крошечный шанс, что это не так. В таком случае, антиматерия должна «падать вверх».
Чтобы проверить эту идею, команда поместила антипротоны и отрицательно заряженные ионы водорода в ловушку Пеннинга — электромагнитную ловушку со статическим магнитным полем, которое заставляет частицы двигаться по циклической траектории. Измеряя их частоту, ученые могут рассчитать отношение их заряда к массе. Это отношение должно быть одинаковым для частиц материи и антиматерии, а любые различия будут объясняться различиями в их взаимодействии с гравитацией.
И, конечно, команда обнаружила, что материя и антиматерия реагируют на гравитацию одинаково. По крайней мере, в пределах погрешности эксперимента, который был в четыре раза точнее, чем предыдущие эксперименты, по словам самих учёных.
Исследование опубликовано в журнале Nature
