Дослідники з ALPHA collaboration оголосили про першу в світі лазерну маніпуляцію з антиматерією, використовуючи лазерну систему для охолодження зразка антиматерії майже до абсолютного нуля.
Це досягнення, детально описане в статті, опублікованій в журналі Nature, значно змінить ландшафт досліджень антиматерії і просуне вперед наступне покоління експериментів.
Антиматерія - це аналог матерії; вона володіє майже ідентичними характеристиками і поведінкою, але має протилежний заряд. Оскільки вона аннігілює при контакті зі звичайною речовиною, атоми антивідництва надзвичайно важко створювати і контролювати в нашому світі, і ніколи раніше ними не маніпулювали за допомогою лазера.
«Сьогоднішні результати є кульмінацією багаторічної програми досліджень і розробок, що проводиться в UBC, але підтримується партнерами з усієї країни», - сказав Такамаса Момосе, дослідник з Університету Британської Колумбії (UBC) і канадської команди ALPHA (ALPHA-Canada), який очолював розробку лазера.
"За допомогою цієї техніки ми можемо вирішити давні загадки, такі як: "Як антиматерія реагує на гравітацію? Чи може антиматерія допомогти нам зрозуміти симетрію у фізиці? ". Ці відповіді можуть докорінно змінити наше розуміння Всесвіту ".
З моменту своєї появи 40 років тому лазерні маніпуляції та охолодження звичайних атомів справили революцію в сучасній атомній фізиці і дозволили провести кілька нобелівських експериментів. Результати, опубліковані в Nature, є першим прикладом того, як вчені застосували ці методи до антиматерії.
Охолоджуючи антиматерію, дослідники зможуть проводити різні прецизійні тести для подальшого вивчення характеристик антиматерії, включаючи експерименти, які можуть пролити світло на фундаментальні симетрії нашого Всесвіту. Ці тести можуть дати ключ до розуміння того, чому Всесвіт складається в основному з матерії, а не з рівних частин матерії/антиматерії, як передбачають моделі Великого Вибуху.
«Це була трохи божевільна мрія - маніпулювати антиматерією за допомогою лазера», - сказав Макото Фудзівара, представник ALPHA-Canada. «Я дуже радий, що наша мрія нарешті здійснилася в результаті величезної спільної роботи як канадських, так і міжнародних вчених».
Лазерна маніпуляція антиматерією також відкриває двері для безлічі передових фізичних інновацій. Момосе і Фудзівара зараз очолюють новий канадський проект, що отримав назву HAICU, з розробки нових квантових методів для вивчення антиматерії.
- Моя наступна мрія - створити «фонтан» з антиатомів, викинувши охолоджену лазером антиматерію у вільний простір. Якби це було реалізовано, це дозволило б створити абсолютно новий клас квантових вимірювань, які раніше були немислимі ", - сказав Макото Фудзівара.
«Крім того, ми на один крок наблизилися до того, щоб створити перші в світі молекули антиматерії, об'єднавши антиатоми разом за допомогою нашої технології лазерних маніпуляцій».
Результати знаменують собою переломний момент для багаторічної програми досліджень антиматерії ALPHA, яка почалася зі створення і вловлювання антиводню на рекордну тисячу секунд у 2011 році. Співпраця також дала перше уявлення про спектр антиводню в 2012 році, встановила пороги обмеження на вплив гравітації на антивідництво в 2013 році, і продемонструвала антивідництво, аналог ключового спектроскопічного явища в 2020 році.