Антиматерия падает на Землю, как обычная материя
Для тех, кто все еще надеется, что антивещество левитирует, а не падает в гравитационном поле, как обычная материя, результаты нового эксперимента являются дозой холодной реальности. Физики, изучающие антиводород — антипротон в паре с антиэлектроном или позитроном — убедительно доказали, что гравитация тянет его вниз, а не толкает вверх. По крайней мере, для антиматерии антигравитации не существует. Результаты эксперимента были опубликованы в выпуске журнала Nature от 28 сентября группой, представляющей коллаборацию Антиводородного лазерного физического аппарата (АЛЬФА) в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) в Женеве, Швейцария. Гравитационное ускорение антиматерии, которое обнаружила команда, близко к ускорению обычной материи на Земле: 1 g, или 9,8 метра в секунду в секунду (32 фута в секунду в секунду). Точнее, было обнаружено, что она находится в пределах примерно 25% (одно стандартное отклонение) от нормальной силы тяжести. «Оно, безусловно, ускоряется вниз, и его ускорение находится в пределах одного стандартного отклонения от нормальной скорости», — сказал Джоэл Фаджанс, профессор физики Калифорнийского университета в Беркли, который вместе с коллегой-теоретиком Джонатаном Вюртеле впервые предложил эксперимент более десяти лет назад. «Суть в том, что бесплатного обеда не существует, и мы не сможем левитировать, используя антивещество».
Результат не удивит большинство физиков. Общая теория относительности Альберта Эйнштейна, хотя и была задумана до открытия антиматерии в 1932 году, рассматривает всю материю одинаково, подразумевая, что антиматерия и материя одинаково реагируют на гравитационные силы. Вся нормальная материя, такая как протоны, нейтроны и электроны, имеет античастицы, которые несут противоположный электрический заряд и, когда они сталкиваются со своим аналогом из обычной материи, полностью аннигилируют. «Противоположный результат имел бы большие последствия; он был бы несовместим со слабым принципом эквивалентности общей теории относительности Эйнштейна», — сказал Вуртеле, профессор физики Калифорнийского университета в Беркли. «Этот эксперимент — первое прямое измерение силы гравитации на нейтральной антиматерии. Это еще один шаг в развитии науки о нейтральной антиматерии». Фаянс отметил, что ни одна физическая теория на самом деле не предсказывает, что гравитация должна отталкивать антиматерию. Некоторые физики утверждают, что если бы это было так, можно было бы создать вечный двигатель, что теоретически невозможно.
Тем не менее, идея о том, что гравитация может по-разному влиять на антиматерию и материю, была заманчивой, поскольку потенциально могла объяснить некоторые космические загадки. Например, это могло привести к пространственному разделению материи и антиматерии в ранней Вселенной, объясняя, почему мы видим лишь небольшое количество антиматерии во Вселенной вокруг нас. Большинство теорий предсказывают, что во время Большого взрыва, породившего Вселенную, должно было образоваться равное количество материи и антиматерии. По словам Фаянса, было проведено множество экспериментов, все косвенные, которые убедительно доказывают, что антивещество гравитационно нормально, но эти эксперименты были относительно тонкими. «Вы можете спросить, почему бы не провести очевидный эксперимент и не бросить кусок антиматерии, что-то вроде эксперимента с падающей Пизанской башней? Вы знаете, эксперимент, который Галилей на самом деле не проводил — это был апокриф — где он якобы уронил свинец мяч и деревянный шар с вершины башни и доказали, что они оба достигли земли одновременно", - сказал он.
«Настоящая проблема заключается в том, что гравитационная сила невероятно слаба по сравнению с электрическими силами», — добавил Фаянс. «До сих пор оказалось невозможным напрямую измерить гравитацию с помощью измерения в виде капли с заряженной частицей, такой как голый позитрон, потому что любое рассеянное электрическое поле будет отклонять частицу гораздо сильнее, чем гравитация». Фактически, сила гравитации — самая слабая из четырех известных сил природы. Он доминирует в эволюции Вселенной, потому что вся материя — теоретически — находится под его влиянием на огромных расстояниях. Но для крошечного кусочка антивещества эффект ничтожен. Электрическое поле напряженностью 1 вольт/метр воздействует на антипротон с силой, которая примерно в 40 триллионов раз превышает силу гравитации, действующую на него со стороны планеты Земля. Сотрудничество АЛЬФА в ЦЕРНе предложило Вюртеле новый подход. К 2010 году команда АЛЬФА захватила значительное количество атомов антиводорода, а в 2011 году Вуртеле настоял на том, чтобы Фаянс сказал, что, поскольку антиводород нейтрален по заряду, на него не будут влиять электрические поля, и им следует изучить возможность измерения гравитации.
Фаянс отвергал эту идею в течение многих месяцев, но в конце концов его убедили отнестись к ней достаточно серьезно, чтобы провести несколько симуляций, которые показали, что идеи Вуртеле заслуживают внимания. Преподаватель Калифорнийского университета в Беркли Эндрю Чарман и научный сотрудник Андрей Жмогинов приняли участие и поняли, что ретроспективный анализ предыдущих данных может обеспечить очень грубые ограничения на гравитационные взаимодействия антивещества с Землей. С помощью коллег из АЛЬФА это привело к созданию статьи, в которой был сделан вывод, что антиводород испытывает не более чем в 100 раз большее ускорение — в направлении вверх или вниз — из-за гравитации Земли, по сравнению с обычным веществом. Тем не менее этот неутешительный старт убедил команду АЛЬФА провести эксперимент для более точных измерений. В 2016 году коллаборация приступила к строительству нового эксперимента АЛЬФА-g, первые измерения которого были проведены летом и осенью 2022 года.
Результаты, опубликованные в журнале Nature, основаны на моделировании и статистическом анализе того, что команда наблюдала в прошлом году, и определяют гравитационную постоянную антивещества на уровне 0,75 ± 0,13 ± 0,16 г, или, если объединить статистические и систематические ошибки, 0,75 ± 0,29 г. , что находится в пределах погрешности 1 г. Команда пришла к выводу, что вероятность того, что гравитация отталкивает антиматерию, настолько мала, что бессмысленна. По словам Фаянса и Вуртеле, в организации и проведении эксперимента участвовало по меньшей мере дюжина студентов-физиков Калифорнийского университета в Беркли, многие из которых представляли группы, мало представленные в области физики. «Для многих студентов Беркли это была прекрасная возможность», — сказал Фаянс. «Это забавные эксперименты, и наши студенты многому учатся». План создания АЛЬФА-g, предложенный Вюртеле и Фаянсом, заключался в одновременном удержании около 100 атомов антиводорода в магнитной бутылке длиной 25 сантиметров. АЛЬФА может удерживать только атомы антиводорода, имеющие температуру менее половины градуса выше абсолютного нуля, или 0,5 Кельвина.
Даже при такой чрезвычайно низкой температуре антиатомы движутся со скоростью в среднем 100 метров в секунду, отскакивая сотни раз в секунду от сильных магнитных полей на концах бутылки. (Магнитный дипольный момент атома антиводорода отталкивается зажатыми магнитными полями напряженностью 10 000 Гаусса на каждом конце бутылки.) Если бутылка ориентирована вертикально, атомы, движущиеся вниз, будут ускоряться под действием силы тяжести, а атомы, движущиеся вверх, замедляться. Когда магнитные поля на каждом конце одинаковы, то есть сбалансированы, атомы, движущиеся вниз, будут иметь в среднем больше энергии. Таким образом, они с большей вероятностью прорвутся через магнитное зеркало и попадут в контейнер, аннигилируя во вспышке света и производя от трех до пяти пионов. Пионы обнаруживаются, чтобы определить, улетел ли антиатом вверх или вниз. По словам Фаянса, этот эксперимент похож на стандартные весы, используемые для сравнения очень похожих гирь. Магнитные весы делают относительно небольшую гравитационную силу видимой в присутствии гораздо более крупных магнитных сил, почти так же, как обычные весы делают видимой разницу между 1 килограммом и 1,001 килограмма.
Затем зеркальные магнитные поля очень медленно ослабевают, так что все атомы в конечном итоге ускользают. Если антиматерия ведет себя как обычная материя, больше антиатомов — около 80% — должно выходить снизу, а не сверху. «Балансировка позволяет нам игнорировать тот факт, что все антиатомы имеют разные энергии», — сказал Фаянс. «Те, кто имеет самую низкую энергию, убегают последними, но они по-прежнему подчиняются балансу, и эффект гравитации усиливается для всех антиатомов». Экспериментальная установка также позволяет АЛЬФА делать нижнее магнитное зеркало сильнее или слабее, чем верхнее зеркало, что дает каждому антиатому прирост энергии, который может отменить или преодолеть эффекты гравитации, позволяя равному или большему количеству антиатомов выйти за пределы верхнего зеркала. чем дно. «Это дает нам мощный экспериментальный рычаг, который позволяет нам, по сути, верить, что эксперимент действительно сработал, потому что мы можем доказать себе, что можем контролировать эксперимент предсказуемым образом», — сказал Фаянс.
Результаты пришлось обрабатывать статистически из-за множества неизвестных: исследователи не могли быть уверены, сколько атомов антиводорода они поймали, они не могли быть уверены, что обнаружили каждую аннигиляцию, они не могли быть уверены, что не было каких-то неизвестные магнитные поля, которые могли повлиять на траектории антиатомов, и они не могли быть уверены, что правильно измерили магнитное поле в бутылке. «Компьютерный код АЛЬФА, моделирующий эксперимент, может быть слегка неправильным, потому что мы не знаем точных начальных условий атомов антиводорода, он может быть неправильным, потому что наши магнитные поля неверны, и он может быть неправильным для какого-то неизвестного неизвестного», - сказал Вуртеле. «Тем не менее, контроль, обеспечиваемый регулировкой ручки баланса, позволяет нам исследовать степень любых расхождений, давая нам уверенность в том, что наш результат верен».
Физики Калифорнийского университета в Беркли надеются, что предстоящие усовершенствования ALPHA-g и компьютерных кодов улучшат чувствительность прибора в 100 раз. «Этот результат является результатом групповых усилий, хотя зарождение этого проекта было в Беркли, — сказал Фаянс, — АЛЬФА была разработана для спектроскопии антиводорода, а не для гравитационных измерений этих антиатомов. Предложение Джонатана и мое было полностью ортогонально всем планам по исследованию антиатомов». АЛЬФА, и исследование, вероятно, не состоялось бы без нашей работы и лет одиноких разработок». И хотя нулевой результат можно было бы отбросить как неинтересный, эксперимент также является важным испытанием общей теории относительности, которая на сегодняшний день прошла все остальные проверки.
«Если вы пройдете по коридорам этого отдела и спросите физиков, они все скажут, что этот результат ни в малейшей степени не удивителен. Такова реальность», — сказал Вуртеле. «Но большинство из них также скажут, что эксперимент необходимо было провести, потому что никогда нельзя быть уверенным. Физика — это экспериментальная наука. Вы не хотите быть таким глупым, что не проводите эксперимент, который исследует, возможно, новую физику, потому что вы думали, что знаете ответ, а в итоге получается что-то другое». В мероприятии приняли участие студенты бакалавриата Джош Кловер, Хейли Кальдерон, Майк Дэвис, Джейсон Донс, Хьюс Ландсбергер, Николас Калем Джеймс МакГриви, Далила Робледо, Сара Саиб, Шон Шин, Итан Уорд, Ларри Чжао и Дана Циммер.
Источник
Последние аномальные новости

Где находятся двойные экзопланеты

Да пребудет с нами словарь Звездных войн

Двойные сверхмассивные черные дыры сложно обнаружить

ИИ угрожает заработной плате, а не рабочим местам

Инновационный метод сопоставления небесных объектов

Инопланетная дымка проясняет вид на далекие водные миры

Истребители поднялись в воздух, когда НЛО завис над аэропортом

Компания Neuralink никогда не убивала обезьян

Моделирование образования звездных элементов

Мумифицированные инопланетяне принадлежат к неизвестному виду

НЛО и космическое пространство

Протопланетные диски обнаружены в соседнем звездном скоплении

Семью с загадочной болезнью сравнили с инопланетянами

Скоро мы будем получать изображения землеподобных экзопланет

Телешоу попытается вызвать НЛО в прямом эфире

Темная материя может помочь решить проблему черных дыр

Тиктокерша запечатлела, как НЛО исчезает во вспышке света

Три загадочные двери, спрятанные внутри Великой пирамиды

Через пять лет ИИ будет конкурировать с людьми

Что будет с Землей, если близко подойдет звезда-изгой

Чип-тюнинг. Оптимизация мощности автомобиля

Американские военные видят НЛО в космосе

Биогибридные микророботы смогут удалять микропластик

Везикулы доставят сообщения от нечеловеческих клеток

Выявили импульсы гамма-излучения от черной дыры Стрелец А

Два католических писателя приняли участие в уфоконференции

Идеальные часы невозможны

Исследование взаимодействия темной материи и нуклонов

Китай начинает массовое производство роботов-гуманоидов

Коллайдеры раскроют пространственно-временную геометрию

Новые ограничения на наличие сверхлегкой темной материи

Обнаружили искусственную звездную систему

Обнаружили ультратусклую карликовую галактику

Отслеживание странных обьектов в космосе

Пара испытала покалывание в позвоночнике от НЛО

Пилот авиакомпании сообщил о наблюдении НЛО в Бостоне

Политик пытается добиться прозрачности в вопросе НЛО

Почему такая секретность. Просто идите по следу денег

Распутывание отношений между бактериальными языками

Свидетель заметил в небе три жутких красных огня

ЦРУ собрало коллекцию космических кораблей инопланетян

Займ на Карту 3000 Онлайн. Быстро, Удобно, Без Замедлений

Встречались ли ВМС США с НЛО в 1947 году

Выявили 200 новых видов CRISPR-систем для биотехнологий

Выявление самых ранних стадий развития звезд

Гэри Маккиннон пытался раскрыть правительственные тайны

Звезды-экстремалы обладают уникальными свойствами

ИИ ищет новые фармацевтические ингредиенты

ИИ обнаружил шлейфы метана из космоса

Индийский телескоп обнаружил свою первую сверхновую

Исследователи создают ИИ, открывающий ферменты

Как бактерии защищаются от плазмы

Как правильно сплайсируется РНК

Как розуэлльский НЛО стимулировал теории заговора

Неважно сколько инопланетян прячет США

Новая последовательность кластера генов человека

Орбиты для интерферометров космического базирования

Основы и применение оптических наночастиц

Открыли десятки гигантских радиогалактик

Расследования НЛО и поиски инопланетной жизни

Секретный офис ЦРУ искал следы крушений НЛО

Создание высокоэнергетических сверхбыстрых лазеров

Биоинспирированные коллективы активной материи

Будущее гибридной работы

Древний храм обнаружен в Рендлшеме

Жуткие случаи с привидениями и проклятой мебелью

Заброшенные спутники склонны падать

Звездные войны являются частью английского языка

ИИ распознает темп и стадии эмбрионального развития

Климат формирует особенности жизненного цикла

Мозг свидетелей НЛО претерпевает изменения

НЛО глушили ядерные ракеты

НЛО и ядерные ракеты

НЛО осматривают атомные электростанции

Пилот British Airways рассказал о своих встречах с аномальным

План возрождения разговорной речи та ре Мориори

Структурные вариации играют роль в видообразовании

США на грани катастрофического раскрытия НЛО

Удалось вырастить доломит в лаборатории

Упадок СМИ ставит под угрозу сплоченность общества

Это было просто НЛО

Ясность в отношении изменения климата и его последствий

Речная галька. Ключевые достоинства материала

Ремонт 'под ключ'. Основные плюсы услуги

Базы инопланетян спрятаны под водой у берегов Аляски

Бактерии поддерживают друг друга из поколения в поколение

Джон Кеннеди был реинкарнацией Линкольна

ИИ может обнаружить устойчивость к антибиотикам за 30 минут

Инопланетян терроризирующих жителей Перу удалось снять

Исследовали недавно обнаруженную новую звезду

Как петли влияют на пространственную организацию генома

Межзвёздные шарики оказались отходами тяжёлой промышленности

Мужчины получают больше пользы от привлекательности

НЛО застал врасплох крошечный порт Лабрадора

Обнаружили зеленое свечение Марса

Одна из книг об НЛО, которую необходимо прочитать

Призрачная фигура попала на камеру наблюдения

Проверка достоверности между взаимно не доверяющими сторонами

Разговоры об ИИ имеют прямое отношение к политике

Сколько инопланетян может быть на Земле

Создание вихрей в сверхтекучей жидкости из света

Тестирование будущих конструкций марсианских вертолетов

Углеродный материал установил рекорд по хранению энергии

Эксперименты с ИИ важны для нашего коллективного обучения

Бактерии хранят воспоминания и передают их потомкам

Галактики используют периоды затишья для производства звезд

Двуязычный мозг лучше игнорирует ненужную информацию

Динозавры все еще могут существовать на других планетах

Добыча полезных ископаемых на Луне реальна

Инопланетяне и динозавры вместе гуляли по Земле

Инопланетяне существуют, но им плевать на нас

Инопланетяне существуют, об этом говорят тысячи экзопланет

Мировая элита не сможет сохранить контроль над ИИ

Мощные волоконные лазеры становятся новаторской технологией

Мужчина застыл от страха, увидев НЛО

Новая детская книга об НЛО

Новые свидетельства о Британском Розуэлле

Обнаружили скрытые в Европе загадочные мегаструктуры

Основа контроля природы нелинейностей

Радикальный взгляд на галактики, окружающие Млечный Путь

Редкий металл станет переключателем для квантовых устройств

С отрицанием покончено, изменение климата происходит

Теории заговора вокруг убийств, от Джона Кеннеди до Ганди

Юные галактики горячие и светятся странными элементами

Билл Гейтс пообещал трехдневную рабочую неделю благодаря ИИ

Бывший офицер ВВС рассказал подробности о НЛО

В небе над Челябинском сняли загадочный объект

Веха, знаменующая появление квантовых компьютеров

Вклад гамма-блазарных вспышек в поток нейтрино

Живой Нострадамус предсказывает волну стихийных бедствий

Загадка отсутствия спиральных галактик в Супергалактической плоскости

Зафиксировали мощный луч неизвестной природы

ИИ нашел формулу прогнозирования гигантских волн

Квантовые вычисления для прогнозирования взаимодействия генов

Миры, в которых инопланетяне на миллиарды лет старше нас

Над аэропортом Импхал замечен НЛО

Необьяснимые обьекты в сердце нашей галактики

Разбившийся НЛО с живыми существами-андроидами внутри

Разгадали 400-летнюю загадку первых взрывчатых веществ

Революционные исследования в хранении энергии

Совместили два световых луча, скрученных по часовой стрелке

Странные и загадочные случаи, связанные с близнецами

У нас нет технологий, распознающих творчество нейросетей

Чтобы изучить нептуний и плутоний нужна новая химия

Астрология расскажет насколько вы чувственны в постели

Британская Зона 51 скрывает НЛО и лабиринт туннелей

Виртуальная реальность влияет на психику и креативность

Доказательства экзотического переноса заряда

Компания OpenAI совершила прорыв в создании сильного ИИ

Метеорит пробил насквозь автомобиль в Страсбурге

Множество свидетелей видели снежного человека

Найдите загадочное животное в оптической иллюзии

НЛО врезался в Юпитер

Ноев ковчег найден на Google Earth

Обнаружили второй по силе космический луч

Обнаружили два горячих Юпитера вокруг красных гигантов

Почему интерес к НЛО снова в центре внимания

Сатанинский клуб после школы открылся в Коннектикуте

Секретный военный объект для уничтожения НЛО

Сеть туннелей с привидениями обнаружена в Глостершире

Сокрытие НЛО правительством США реально

Статуя Девы Марии заплакала в Мексике

Хитрая оптическая иллюзия с 10-ю лицами

Шифрование квантовой информации в открытых системах

Бактерии способствуют модуляции поведения животных

Древнюю каменную стену нашли на Марсе

Житель Харрисонбурга рассказал о наблюдении НЛО

Индия поднимает истребители на перехват НЛО

История о крошечном человечке на самолетике

История поисков правительством США инопланетной жизни

Какова истинная природа эффекта Матильды

Климатические теории заговора процветают

Метан и водяной пар обнаружили в атмосфере экзопланеты

Молодая галактика содержит слишком много металла

Мышь с крысиным сердцем и сосудами не получилась

НЛО пролетел в 20 метрах от самолета на высоте 4000 футов

Нострадамус предсказал, что 'Вода смоет города'

Опровергли теорию странных маленьких воздушных шариков

Открываются новые горизонты для технологий будущего

Пентагон скрывает трупы разнообразных инопланетных существ

Российские пилоты заметили мерцающий НЛО

Сетевые нанобиосенсоры для беспроводной связи в крови

Сталкеры пробрались в самый опасный город в мире

Что нужно сделать чтобы предотвратить падение астероида

Бессмертие станет катастрофой для нашей планеты

Вода на поверхности Луны может стать важным ресурсом

Подписка на новости
Наверх
Яндекс.Метрика