Антиматерія під контролем: учені готують точний тест фізики

Антиматерія під контролем: учені готують точний тест фізики

Фізики Північно-Західного університету у США вперше змогли перевести одиночний позитрон у контрольований квантовий стан і утримувати його в спеціальній пастці протягом кількох місяців. Результати дослідження опублікували 21 жовтня 2026 року в журналі Physical Review Letters. Метод дає змогу точніше вимірювати магнітні властивості антиматерії та порівнювати їх із властивостями звичайної матерії. У разі виявлення відмінностей між позитроном і електроном фізикам доведеться переглянути окремі положення Стандартної моделі — основної теорії елементарних частинок. Водночас експеримент ще не розв’язав загадку, чому у Всесвіті матерії значно більше, ніж антиматерії.

Позитрон є античастинкою електрона: вони мають однакову масу, але протилежні електричні заряди. Коли позитрон зустрічається з електроном, обидві частинки анігілюють, перетворюючись на енергію. Тому дослідники не можуть зберігати антиматерію у звичайній посудині — контакт зі стінками призвів би до її знищення. Щоб уникнути цього, команді знадобилося ізолювати частинку у вакуумі й утримувати її за допомогою електричних і магнітних полів.

Для експерименту науковці використали радіоактивний ізотоп натрію-22, під час розпаду якого утворюються позитрони з високою енергією. Спершу частинки потрібно було загальмувати, а потім спрямувати до пастки. Для цього їх пропускали крізь кристал вольфраму: взаємодія з матеріалом забирала частину енергії. Невелика частина позитронів виходила з кристала достатньо сповільненою, щоб пройти наступні етапи експерименту.

Далі позитрон потрапляв у пастку Пеннінга. У ній поєднання електричного та магнітного полів утримує заряджену частинку в обмеженій області простору, не даючи їй торкнутися стінок пристрою. Установка працювала в умовах надвисокого вакууму, а її температура становила приблизно 300 мілікельвінів — лише 0,3 градуса вище абсолютного нуля. За такої температури позитрон можна було перевести в найнижчий квантовий енергетичний стан.

Утримати частинку на тривалий час було лише частиною завдання. Дослідники також продемонстрували, що можуть керувати її квантовими станами й реєструвати зміни, не руйнуючи систему, яку вимірюють. Для цього використовували мікрохвильові імпульси з точно налаштованими параметрами. Вони передавали позитрону невеликі порції енергії, даючи змогу спостерігати переходи між окремими квантовими рівнями.

Керівник дослідження Джеральд Габріельсе з Північно-Західного університету пояснив, що наступна мета команди — виміряти магнітні властивості позитрона з надзвичайно високою точністю. Потім результати порівняють із даними для електрона. У попередніх експериментах група Габріельсе виміряла магнітний момент електрона з точністю приблизно до однієї частини на 10 трильйонів. Тепер дослідники прагнуть провести аналогічне вимірювання для його античастинки.

Порівняння має перевірити CPT-симетрію — фундаментальний принцип, відповідно до якого закони фізики залишаються незмінними за одночасного перетворення заряду, просторової парності та напряму часу. Зокрема, магнітні моменти електрона й позитрона мають бути однаковими за величиною та протилежними за знаком. Якщо вимірювання виявлять надійне відхилення від цього передбачення, це стане свідченням того, що сучасна теоретична картина потребує уточнення. Команда сподівається отримати результати порівняння у 2027 році, однак строки можуть змінитися через складність вимірювань.

Значення роботи виходить за межі перевірки однієї фізичної теорії. Стандартна модель успішно описує багато властивостей елементарних частинок, але не пояснює, чому після Великого вибуху у спостережуваному Всесвіті збереглася переважно матерія. За базовими уявленнями, на ранніх етапах космічної історії матерія й антиматерія мали утворюватися майже в однакових кількостях. Якби їх було порівну й вони повністю анігілювали, нинішня структура Всесвіту не могла б сформуватися в тому вигляді, який спостерігають астрономи.

Точніше вимірювання властивостей позитрона саме по собі не гарантує відповіді на цю загадку. Проте воно може виявити відмінності між матерією та антиматерією, які допоможуть визначити напрям подальших досліджень. Навіть якщо результати повністю відповідатимуть Стандартній моделі, це стане ще одним точним підтвердженням її передбачень, але не пояснить, чому матерія переважає у Всесвіті.

Дослідження під назвою «One-Positron Quantum Cyclotron» опубліковане в Physical Review Letters. Першим автором роботи є Томас Маєрс, аспірант лабораторії Габріельсе. Проєкт підтримав Національний науковий фонд США.

Останні новини
Удар по Почайній: у Києві знищено гіпермаркет «Епіцентр»

Удар по Почайній: у Києві знищено гіпермаркет «Епіцентр»

У ніч проти 22 жовтня внаслідок російської ракетної атаки на читать далее
22-10, 09:38
Антиматерія під контролем: учені готують точний тест фізики

Антиматерія під контролем: учені готують точний тест фізики

Фізики Північно-Західного університету у США вперше змогли перевести одиночний позитрон читать далее
22-10, 09:35
Слава Красовська: біографія та цікаві факти про акторку

Слава Красовська: біографія та цікаві факти про акторку

Слава Красовська — українська акторка театру, кіно та дубляжу, відома читать далее
22-10, 09:32
Олексій Комаровський: біографія та цікаві факти про режисера

Олексій Комаровський: біографія та цікаві факти про режисера

Олексій Комаровський — український кінорежисер, продюсер, сценарист і актор, відомий читать далее
22-10, 09:30
Віточка Зварич розповіла про нового «Холостяка» та стосунки

Віточка Зварич розповіла про нового «Холостяка» та стосунки

Учасниця 14-го сезону романтичного реаліті «Холостяк» Віточка Зварич розповіла про читать далее
22-10, 09:28
Мита ЄС загрожують українській металургії

Мита ЄС загрожують українській металургії

Європейські мита на імпорт сталі та механізм вуглецевого коригування імпорту читать далее
22-10, 09:09
Бюджет-2027: експерт розкритикував скорочення ресурсів громад

Бюджет-2027: експерт розкритикував скорочення ресурсів громад

Проєкт державного бюджету на 2027 рік передбачає вилучення близько 21,95 читать далее
22-10, 09:07
У Європі шукають переговорника для діалогу з Путіним, – Politico

У Європі шукають переговорника для діалогу з Путіним, – Politico

Європейські країни обговорюють можливість призначення спеціального переговорника для прямих контактів читать далее
22-10, 09:04
Польща зупинила військову допомогу Україні через рішення про УПА

Польща зупинила військову допомогу Україні через рішення про УПА

Польща призупинила надання Україні масштабного пакету військової допомоги після рішення читать далее
22-10, 08:57
Даша Трегубова зустріла світанок у самій ковдрі серед пагорбів Опішні

Даша Трегубова зустріла світанок у самій ковдрі серед пагорбів Опішні

Українська акторка та телеведуча Даша Трегубова опублікувала нову фотосесію, для читать далее
21-10, 21:24
Зеленський: Росія погодилася на тристоронню зустріч зі США

Зеленський: Росія погодилася на тристоронню зустріч зі США

Президент України Володимир Зеленський заявив 21 жовтня, що Росія погодилася читать далее
21-10, 21:20
Уіткофф назвав конструктивними переговори з Путіним у Петербурзі

Уіткофф назвав конструктивними переговори з Путіним у Петербурзі

Спеціальний представник президента США Стів Віткофф 21 жовтня заявив про читать далее
21-10, 21:08
Критична вразливість PHP загрожує роботі тисяч сайтів

Критична вразливість PHP загрожує роботі тисяч сайтів

Критична вразливість у програмному забезпеченні PHP може поставити під загрозу читать далее
21-10, 18:27
На Місяць уперше відправлять суперкомп’ютер зі штучним інтелектом

На Місяць уперше відправлять суперкомп’ютер зі штучним інтелектом

Американська компанія Astrolab готує місяцехід FLIP до місії на південний читать далее
21-10, 11:43
Visa тестує оплату рахунків за допомогою ШІ-агентів

Visa тестує оплату рахунків за допомогою ШІ-агентів

Visa спільно з BILL і Billtrust запустила пілотний проєкт, у читать далее
21-10, 11:41
Українці скорочують витрати на книжки: що показало дослідження

Українці скорочують витрати на книжки: що показало дослідження

Майже половина українських читачів не купувала книжок протягом трьох місяців, читать далее
21-10, 11:39
У Раді пропонують обмежити послуги для ухилянтів

У Раді пропонують обмежити послуги для ухилянтів

В Україні можуть розробити додаткові обмеження для громадян, які не читать далее
21-10, 11:36
Марина Поплавська: біографія та цікаві факти про акторку «Дизель Шоу»

Марина Поплавська: біографія та цікаві факти про акторку «Дизель Шоу»

Марина Поплавська — українська акторка, комікеса, педагогиня та учасниця гумористичного читать далее
21-10, 11:34
Сахара Рей: екскохана Джастіна Бібера померла у 34 роки

Сахара Рей: екскохана Джастіна Бібера померла у 34 роки

Австралійська модель і дизайнерка купальників Сахара Рей померла у віці читать далее
21-10, 11:30
В’ячеслав Кравцов показав п’ятирічну доньку Меліссу

В’ячеслав Кравцов показав п’ятирічну доньку Меліссу

Баскетболіст і головний герой 15-го сезону романтичного реаліті «Холостяк» В'ячеслав читать далее
21-10, 11:26