15 декември 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

В ЦЕРН са измерили енергията на ядра антиматерия

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 20 август 2015 в 08:2247680
Детекторът ALICE на LHC на ЦЕРН. Снимка: A Saba/CERN

Учените от колаборацията ALICE са успели с рекордна точност да измерят масата и енергията на свързване на ядра антивещество, родено в Големия адронен колайдер в сблъсъци на тежки ядра.

Това изследване, заедно с други скорошни експерименти, ще направи най-накрая физиката на антиматерията достъпна за точни измервания. Докладът от работата е публикуван в списание Nature Physics, а всички резултати от LHC са достъпни на сайта на ЦЕРН.

Всеки тип частица има своя античастица - антипротони, антинеутрони, позитрони и т.н., а тяхната маса и други общи свойства съответстват на свойствата на частиците. Макар че малко хора се съмняват в това, всяка теоретична прогноза подлежи на експериментална проверка. Досега всички експерименти, в които са наблюдавани античастици, не противоречат на това твърдение. Но физиците все още търсят начини за увеличаване на точността на измерване и тестване на неговата валидност в търсене на все по-фини ефекти.

Що се отнася до отделните частици на антиматерия, постигнатата точност е впечатляваща. При скорошния експеримент BASE в ЦЕРН съвпадението на масата на протона и антипротона е потвърдено на нивото на една десетомилиардна. Но ситуацията се влошава драстично, когато става въпрос за андиядра, т.е. за  ядра антивещество, съставени от антипротони и антинеутрони.

Причината е, че получаването и измерването на антиядра е много по-трудно, отколкото отделни частици.

Трудно задържане и раждане 

В лабораторни условия античастиците се раждат при взаимодействията в ускорители на частици и се съхраняват в “капани” – комбинация от магнитно поле и електрически полета при висок вакуум.

Първите атоми антиводород са получени в ЦЕРН през 1995 г., но са се анихилирали почти веднага.
За първи път през 2002 г. физиците от ЦЕРН получават значителен обем антиматерия – около 50 000 антиводородни атома. Но цялото количество от антиматерия незабавно се самоунищожило, анихилирало, взаимодействайки си с нормалното вещество. През 2010г. отново в лабораториите на ЦЕРН успяват да получат и задържат повече от 16 минути 38 атома антиводород, достатъчно време и количество за изследване, благодарение на апаратурата ALPHA (Antihydrogen Laser Physics Apparatus). Антихелий-3 е наблюдаван през 1971, антихелий-4 - съвсем наскоро, през 2011 година.

Поради тези трудности учените все още не могат да започнат истински да изучават антиядрените сили, които действат между антипротони и антинеутрони, свързващи ги в антиядро. Теоретиците твърдят, че тези сили трябва да са идентични с обикновените ядрени сили, но и това твърдение трябва да мине експериментална проверка.

С нова точност

Измервания на загубата на енергия във времето позволяват на експеримента ALICE да идентифицира антиядрата (горните криви вляво) и ядрата (горните криви вдясно), произведени при сблъсъци на йони олово в LHC. Изображение: ALICE

Наскоро публикуваната статия на колаборацията ALICE, която работи в LHC в ЦЕРН е първата стъпка в тази посока. През първите три години дейност ускорителят е сблъсквал не само протони, но и ядра олово. Във всеки подобен сблъсък се раждат хиляди отделни частици. Сред тях понякога може да се случат антипротони антинеутрони и в много редки случаи, техните свързани състояния - антиядрата. Но детекторът ALICE не само надеждно регистрира различните частици, но и точно измерва техния импулс и скорост, а оттам и масата им.

ALICE измерва масите на ядрата на антидеутерий и антихелий-3 с рекордна точност. Резултатите от измерването са представени за величината ΔμA= μA− μанти-A = (m/|z|)A− (m/|z|)анти-A , където Z - е електрическия заряд на частицата, и A - е типът на ядрото: 

Δμdd = (0,9 ± 0,5 ± 1,4)·10−4,
ΔμHe3He3 = (−1,2 ± 0,9 ± 1,0)·10−3.

Във всеки от случаите, второто число е статистическата грешка, а третата - системна инструментална грешка. Както може да се види, че измерените стойности в рамките на грешката, са нула в съгласие с теоретичните очаквания. 

Сравнение на масата (вляво) и свързващите енергии (вдясно) на ядра и антиядра деутерий и хелий-3. С червено са показани новите резултати на ALICE, с черно - тези от стари експерименти. Изображение: ALICE Collaboration / Nature Physics

Дори постигната точност да не е твърде впечатляваща, по-важно е, че физиката на антиядрата постепенно преминава от обикновено наблюдение към точни измервания. 


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
5 изненадващи факта за Коледа
5 изненадващи факта за Коледа
24 декември 2019 в 00:135428
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.