Антиматерия исчезает при первой же встрече с обычным веществом. Тем удивительнее новый результат физиков из Северо-Западного университета в США: они поймали ровно один позитрон — античастицу электрона — и держат его в ловушке месяцами. Работа команды Джеральда Габриэльса вышла 21 октября 2026 года в журнале Physical Review Letters.
Зеркальный двойник электрона
У каждой частицы есть античастица. У электрона это позитрон: та же масса, тот же спин, но положительный заряд. Встретившись, электрон и позитрон аннигилируют — исчезают, превращаясь в излучение.
По современным теориям, частица и античастица должны быть точными зеркальными копиями. Но тогда непонятно, почему наша Вселенная состоит почти целиком из вещества, а антивещества в ней почти нет. Поэтому физики ищут хоть малейшую разницу между частицами и античастицами. Один из самых чувствительных способов — сравнить их магнитный момент, то есть то, насколько сильно частица ведёт себя как крошечный магнит.
Как поймать одну античастицу
Позитроны для опыта даёт радиоактивный натрий-22. Он выбрасывает их с огромной энергией — до 546 килоэлектронвольт. Такую частицу нужно затормозить, охладить и только потом поймать. Сейчас на загрузку одного позитрона уходит от 8 до 11 часов.
Ловушка называется ловушкой Пеннинга. Сильное магнитное поле заставляет заряженную частицу кружить по маленькой окружности, а электрическое поле от электродов не даёт ей улететь вдоль оси. Всё это охлаждено до 0,3 кельвина — примерно на три десятых градуса выше абсолютного нуля. В таком холоде позитрону не с чем столкнуться, и он может жить сколько угодно долго.
Квантовый циклотрон
Главное достижение — не только в том, что частица поймана, но и в том, как она «приручена». Позитрон охладили до основного состояния: его движение по кругу больше не может стать «медленнее», это нижняя ступенька квантовой лестницы. Микроволнами физики переводят его на соседние ступеньки и переворачивают его спин, а затем замечают эти скачки так, чтобы само измерение их не разрушало.
Авторы назвали свою установку «однопозитронным квантовым циклотроном». По размеру сигналов они убедились, что в ловушке именно одна частица, а не две.
Что дальше
Сам магнитный момент позитрона с рекордной точностью ещё не измерен — это следующий шаг. Но теперь он возможен. Электрон команда Габриэльса уже измерила с точностью примерно до одной десятитриллионной. По оценке журнала Physics, новый метод позволит измерить магнитный момент позитрона примерно в 30 раз точнее, чем раньше.
«Современные теории предполагают, что разницы между двумя измерениями не будет», — говорит Габриэльс. Если разница всё-таки найдётся, это станет крупным открытием и, возможно, подсказкой, куда исчезла антиматерия молодой Вселенной.
Источники
Наука ближе, когда обсуждаем вместе.
Новые материалы, вопросы и подборки — в нашем Telegram.
