Антиводородът премина теста за симетрия

Един атом антиматерия се подчинява на същите правила като материалния му двойник. Учените, които изследват антиводорода, установиха, че енергията, необходима да доведе атомите до възбудено състояние или високо енергийно състояние, е същата, както при обикновените водородни атоми, съобщи Science news.

Учени от ЦЕРН създадоха атоми антиводород чрез комбиниране на антипротон и позитрон, античастицата на електрона. Бомбандирайки получените атоми с лазер, настроен на определена честота на светлината, антиводородните атоми се довеждат до по-високо енергийно състояние. Честотата на лазерна светлина, необходима за предизвикване на този преход е същата като тази, необходима за обикновените водородни атоми, което показва, че енергийният скок е един и същ, пишат учените в доклад на експеримента ALPHA-2 от декември 19 в Nature.

^{Илюстрация: INFN-Notizie}

Сходството на антиводород и водорода се съгласува с един принцип, известен като CPT- симетрия. Това е идеята, че законите на физиката ще останат непроменени, ако всички частици във Вселената се разменят с античастици (зарядова C-симетрия), самата Вселена се отрази в огледало (пространствена инверсия (паритете), Р-симетрия) и посоката на времето се обърне на обратно (T-симетрия).

За да ви демонстрирам CPT-трансформацията, ще използвам като аналогия в плоското пространство една не толкова популярна мозайка на любимия ни художник-математик Ешер.

Стартов модел	P-трансформация огледално отражение (материя)	C-трансформация зарядова трансформация (антиматерия)	T-трансформация обръщане на времето (съвпада със стартовия модел)
Вселената, в която живеем.	Нарушена симетрия (при слабите взаимодействия)	Нарушена CP-симетрия (при слабите взаимодействия)	Запазена CPT-симетрия
Материя (частица)  Антиматерия (античастица)
		CP-трансформация - представя една Антивселена с нормално течащо време	CPT-трансформация - представя една Антивселена с обратно течащо време, неразличима от нашата Вселена

Досега учените никога не са откривали ситуация, в която тази симетрия не издържа, а антиводородът осигурява прецизен начин да се провери за фини нарушения на правилото.

Разликите между материя и антиматерия са от съществено значение за съществуването на Вселената такава, каквато я познаваме: Големият взрив е произвел в равни количества материя и антиматерия, но все пак материята е надделяла, а антиматерията е рядкост.

Но учените все още са нащрек за всякакво неочаквано поведение на антиматерията.

Какво следва от нарушението на CPT- симетрията

От експериментите е известно, че поотделно C-, P- и T -симетриите се нарушават. Но ако се наруши CPT следва автоматично нарушaването на инвариантността на Лоренцовите трансформации, което е фундаментален принцип на относителността: еквивалентността на отправните инерционни рамки, движещи се равномерно и праволинейно една спрямо друга.

Теориите, които допускат нарушение на CPT-симетрията, предполагат нарушаване на основни положения на теорията на относителността като представата, че структурата на пространство-времето е гладка, че то се състои от безразмерни точки.

Теорията на струните, суперструните, цикличната квантова гравитация (Loop quantum gravity), М-теорията предполагат, че пространство-времето се квантува, тоест е неоднородно, зърнисто, пикселизирано - състои се или от едномерни "струни" , че и многоизмерни - 10, 11-мерни, според теорията на струните или многомерни мембрани: N-брани (М-теорията) или т. н. спинова пяна, състояща се от малки квантови клетки (теория за цикличната квантова гравитация).

Ако СРТ-симетрията е нарушена, както предполагат теорията на струните и различните й варианти, следва че:

1. силата на взаимодействията може да зависи от посоката на движение и от скоростта на движение

2. спинът на една частица може да се променя от посоката на движение

3. частиците и античастиците се различават по параметри.

В последното условие не бе намерено нарушение от експеримента ALPHA-2 в настоящото изследване. Това означава, че надеждата за обединителна теория с участието на някой вариант на струнните теории все повече се отдалечава.

Още по темата

10/03/2016

Физика

Антиматерията, с която се надяваме да стигнем до Марс

26/01/2016

Физика

Факти за антиматерията, които може би не знаете

15/08/2015

Физика

Огледалото на пространство-времето. T-симетрията. CPT-симетрията

15/08/2015

Физика

Експеримент установи, че антиматерията е огледален образ на материята