В декабре 2013 года группа исследователей из Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) объявила, что намерена проверить на практике теорию существования антигравитации. Согласно этой самой теории, суть антигравитации заключается в том, что антиматерия генерирует собственное силовое поле, которое, в отличие от известных нам сил гравитации, не притягивает взаимно массы, а напротив, отталкивает их друг от друга.
Существование антиматерии во Вселенной остается одной из главных тайн физики, поскольку в первый момент Большого взрыва, как считается, количество частиц и античастиц было одинаковым. При встрече атом и антиатом мгновенно аннигилируют, то есть взаимно уничтожаются. Но поскольку мы с вами живем во Вселенной, состоящей из материи, значит, ее было больше? Или где-то еще существуют области, сплошь состоящие из антиматерии?
Выяснить это пока не удалось. А потому ученые Европейского центра ядерных исследований получают антиматерию искусственно. Для этого они в специальной магнитной ловушке соединяют позитроны и антипротоны, создавая атомы антиводорода. Причем антипротоны, прежде чем попасть в ловушку, как бы замораживаются, замедляются специальным замедлителем антипротонов. Таким образом удается не только получать античастицы, но и удерживать их в ловушке до 1 000 секунд, прежде чем они доберутся до стенок камеры и аннигилируют. Однако точное измерение свойств антиводорода, пока он находится в магнитной ловушке, невозможно — мешают неоднородности магнитных полей, которые резко меняют спектральные характеристики антиатомов. Поэтому для ученых важно вывести антиводород из ловушки, да еще так, чтобы он по-прежнему не контактировал с нормальной материей.
Ученые нашли выход — с помощью своей установки они создают в ловушке атомы, которые уже изначально движутся преимущественно в одном направлении, так что, родившись, они там не задерживаются и вылетают направленным пучком.
И вот первый значимый результат — 80 атомов антиводорода удалось отогнать от ловушки почти на 3 м — туда, где влияние ее магнитных полей уже не сказывается. В перспективе это позволит ученым провести исследования сверхтонкой структуры антиводорода. Для атомов водорода она изучена очень хорошо, так что можно будет их сравнивать и искать различия.
Кроме того, исследователи обнаружили, что и нашу Землю окружает устойчивый слой антиматерии, удерживаемой магнитным полем планеты. Таковы результаты анализа данных научного аппарата PAMELA, установленного на российском спутнике «Ресурс-ДК». «Речь здесь может идти о миллиардах частиц антивещества, постоянно курсирующего в нижнем радиационном поясе, — полагают ученые. — Это делает его самой производительной фабрикой и самым объемным резервуаром антиматерии, расположенным в непосредственной близости от Земли».
Итак, антиматерию, будем считать, добыли. А для того, чтобы подтвердить существование антигравитации, научная группа ЦЕРНа во главе с профессором Джеффри Хэнгстом создала специальный электромагнитный цилиндр. Он способен удерживать в практически неподвижном состоянии атомы антиводорода. В зависимости от их движения в этом цилиндре и будет подтверждена или опровергнута теория о существовании антигравитации, отмечают специалисты.
Большинство физиков ожидает, что атомы и антиатомы в гравитационном поле будут вести себя одинаково.
Схема ловушки антиматерии. Ниже приведена карта напряженности магнитного поля внутри ловушки.
Цифрами обозначено: 1 — вакуумная трубка, 2 — зеркальные кольца, 3 — сверхпроводящие обмотки, 4 — микроволновый излучатель, 5 — электроды, 6 — детектор аннигиляции, 7 — минимум поля.
Однако существует все же и вероятность того, что по скорости падения антивещество может отличаться от обычного, вплоть до того, что станет «падать вверх».
Для готовящейся проверки в ЦЕРНе будет использоваться антиводородная лазерная физическая установка ALPHA (Antihydrogen Laser Physics Apparatus). В эксперименте антипротоны соединятся с антиэлектронами, образуя атомы антиводорода, кратковременно удерживаемые в магнитном поле. Когда поле уберут, атомы начнут падать под действием гравитации, пока не столкнутся со стенками установки. Когда это случится, в результате аннигиляции возникнут вспышки света.