Письмо ректору


ЦЕРН: точность измерения магнитного момента антипротона улучшена в шесть раз

06.02.2017

В свежей статье коллаборации BASE в журнале Nature Communications были представлены наиболее точные на данный момент результаты измерения магнитного момента антипротона. Подобные результаты позволяют провести фундаментальные сравнения свойств материи и антиматерии. В статье показано, что магнитные моменты протона и антипротона совпадают (за исключением знака) с погрешностью в ±0.8*10-6. Точность данного результата выше в 6 раз предыдущих измерений коллаборации ATRAP (другой эксперимент в ЦЕРН) в 2013 году.

На масштабах элементарных частиц наблюдается почти абсолютная симметрия между частицами и античастицами, но на космологических масштабах количество вещества значительно превышает количество антивещества. Для понимания этого фундаментального противоречия и требуется точное измерение фундаментальных параметров частиц и античастиц.

BASE использует антипротоны от уникальной фабрики антиматерии ЦЕРН – Антипротонного Замедлителя, разработанного специально для экспериментов по высокоточным измерениям свойств антиматерии. Магнитный момент – величина, определяющая поведение частицы в магнитном поле, является одной из самых хорошо изученных внутренних характеристик частиц. Несмотря на то, что разные частицы должны вести себя по-разному в магнитном поле, согласно СРТ-теореме магнитные моменты протона и антипротона должны различаться только знаком. Любое другое различие между ними является нарушением предсказаний Стандартной Модели и может являться намеком на новую физику.

Для проведения экспериментов ученые коллаборации BASE охлаждают антипротоны до сверхнизкой температуры (один градус выше абсолютного нуля) и удерживают в специальной электромагнитной ловушке, которая не позволяет античастицам вступить в реакцию аннигиляции с простым веществом. Для определения собственного магнитного момента протона и антипротона измерения проводятся в магнитных полях с отдельной частицей. Подобные методы уже успешно применялись для электрона и его античастицы (позитрон), но изучение антипротонов является более сложной задачей – их магнитный момент значительно меньше по величине. Для эксперимента BASE потребовалась специальная магнитная ловушка – «бутылка», поле в которой более чем в 1000 раз сильнее применяемого в аналогичных электрон-позитронных экспериментах.

«Это измерение – кульминация десятилетней работы команды BASE», – сказал Стефан Ульмер, представитель коллаборации BASE. «Совместно с другими экспериментами на Антипротонном Замедлителе, мы активно продвигаемся в нашем понимании природы антиматерии».

В будущем ученые BASE планируют улучшить точность данных измерений в сотни раз благодаря новому методу по отлавливанию частиц. «Ожидается, что реализация нового метода будет сложнее, чем описанная в статье, и это потребует дополнительных исследований», – говорит Хироки Нагахама, автор статьи.

Статья подготовлена по материалам пресс релиза ЦЕРН
Екатерина Козлова, Димитрий Краснопевцев


Возврат к списку