antony_w (antony_w) wrote,
antony_w
antony_w

Category:

Подтверждено: материя и антиматерия отражены зеркально



Материя и антиматерия оказались совершенными зеркальными отражениями друг друга, если мы поверим заявлениям ученых, которые провели эксперименты беспрецедентной точности, еще больше усугубив загадку неравенства вещества и антивещества во Вселенной.

Любая материя состоит из протонов, нейтронов или электронов. Эти частицы имеют аналоги, известные как античастицы — антипротоны, антинейтроны и позитроны, соответственно — которые обладают той же массой, но имеют противоположный электрический заряд. (Хотя нейтроны и антинейтроны обладают нейтральным зарядом, каждый из них состоит из кварков, которые обладают дробными электрическими зарядами, и заряды этих кварков равны и противоположны в нейтронах и антинейтронах).

Известная вселенная состоит из обычной материи. Глубокой тайной остается то, почему Вселенная не состоит из равных частей вещества и антивещества, поскольку в процессе Большого Взрыва, как полагают, который породил вселенную 13,7 миллиарда лет назад, образовались равные количества обоих. И если материя и антиматерия оказываются зеркальными отражениями друг друга во всех отношениях, не должно было остаться вообще никакой материи — вещество и антивещество аннигилируют, сталкиваясь друг с другом.

Проверка зарядовой четности

Физики-теоретики подозревают, что необычный контраст между количеством вещества и антивещества во Вселенной, технически известный как барионная асимметрия, может быть из-за какой-то разницы между свойствами материи и антиматерии, формально известной как CP-нарушение симметрии, где C — заряд, а P — четность. Тем не менее все известные эффекты, которые приводят к нарушения в CP-симметрии, не могут объяснить подавляющее преобладание материи над антиматерией.

Возможное объяснение этой загадки может скрываться в различных свойствах материи и антиматерии — например, возможно, антипротоны распадаются быстрее протонов. Если такие различия будут обнаружены, даже самые незначительные, «это, безусловно, приведет к драматическим последствиям для нашего современного понимания фундаментальных законов физики», говорит ведущий автор исследования Стефан Ульмер, физик частиц из Японского института физических и химических исследований (RIKEN).

Проводя строгие испытания в поисках различий между протонами и антипротонами, ученые исследовали соотношение количества электрического заряда к массе примерно в 6500 парах частиц в течение 35-дневного периода. Чтобы препятствовать контакту материи и антиматерии, ученые поместили протоны и антипротоны в ловушки магнитных полей. Затем измерили, как эти частицы циклично движутся в этих полях, циклотронную частоту, которая пропорциональна соотношению заряда к массе этих частиц и силе магнитных полей.

Технически ученые не использовали обычные протоны в экспериментах, а взяли отрицательные ионы водорода, которые состоят из протона, окруженного двумя электронами. Это было проделано для упрощения эксперимента — антипротоны и отрицательные ионы водорода заряжены отрицательно, а значит одинаково реагируют на магнитные поля. Ученые с легкостью смогли учесть влияние электронов в процессе экспериментов.

Идеальные отражения

Ученые обнаружили, что отношение заряда к массе у протонов и антипротонов «идентично с точностью до 69 частей на триллион», заявил Ульмер. Это измерение в четыре раза лучше, чем предыдущие измерения этого показателя.

Кроме того, ученые также обнаружили, что измеренные отношения заряда к массе изменяются не больше чем на 720 частей на триллион в день, по мере вращения Земли вокруг своей оси и Солнца. Это говорит о том, что протоны и антипротоны ведут себя точно так же с течением времени, когда проносятся через пространство с одной скоростью, а значит, не нарушают так называемую СРТ-симметрию, где T означает время.

СРТ-симметрия — ключевой компонент Стандартной модели физики элементарных частиц, лучшего описания на сегодняшний день того, как ведут себя элементарные частицы, составляющие Вселенную. Не существует известных нарушений СРТ-симметрии. Опять же, любое обнаруженное нарушение СРТ-симметрии окажет огромное влияние на наше понимание природы.

Кроме того, эти отношения заряда к массе не будут отличаться больше, чем на 870 частей на миллиард в гравитационном поле Земли. Это означает, что слабый принцип эквивалентности, согласно которому вся материя падает с одинаковой скоростью в одном гравитационном поле, также сохраняется на этом уровне точности. Слабый принцип эквивалентности является ключевой частью общей теории относительности Эйнштейна, которая, наряду с другими вещами, остается лучшим объяснением того, как работает гравитация. Не существует известных нарушений слабого принципа эквивалентности, любые обнаруженные нарушения также могут привести к революции в понимании природы пространства-времени и гравитации, а также их влияния на материю и энергию.

Используя более стабильные магнитные поля и другие подходы, ученые планируют провести в 10 раз более точные измерения, говорит Ульмер. Работа ученых была опубликована в журнале Nature 13 августа.

Tags: Мир
Subscribe

Posts from This Journal “Мир” Tag

promo antony_w august 17, 2014 11:48 18
Buy for 10 tokens
Есть блог, в котором написано много постов про роботов: ссылка И там есть несколько статей о замене рабочих мест человека роботами: Уже к 2018 году роботы отберут у человека часть профессий Рабский труд без зарплаты Армия роботов: зачем она нужна обильной людьми Поднебесной и кому может…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 1 comment