Исследователям из CERN (Европейский центр ядерных исследований) удалось охладить антипротоны до рекордно низкой температуры. Физики смогли понизить температуру четырех тысяч частиц до 9 кельвинов (-264,15 градуса Цельсия). О результате сообщается в журнале Physical Review Letters, также его краткое описание доступно на портале Physical Review Focus.
Для понижения температуры антипротонов - "двойников" протонов из антиматерии - применялся стандартный метод охлаждения атомов - охлаждение испарением, который, однако, никогда ранее не использовался с заряженными частицами. Как объясняют исследователи, методика аналогична обычному охлаждению горячего кофе: наиболее быстрые ("горячие") молекулы испаряются с поверхности напитка, унося с собой энергию. В результате происходит охлаждение.
Заряженные частицы чувствительны к электромагнитным полям, поэтому исследователям пришлось разработать
специальную электронику, не создающую существенного электромагнитного шума. Кроме того, потребовалось
разработать способ увеличения плотности антипротонной плазмы до уровня, позволяющего применять охлаждение испарением.
Ученые "поймали" около 40 тысяч антипротонов в электромагнитную ловушку при температуре около тысячи
кельвинов. Затем исследователи медленно повышали проницаемость одной из сторон ловушки, давая наиболее горячим антипротонам возможность выскочить наружу. В конце эксперимента в ловушке осталось только четыре тысячи частиц, а температура всей системы составляла 9 кельвинов.
Наилучший результат, достигнутый ранее при помощи другого метода - охлаждения антипротонов холодными электронами, составлял только 100 кельвинов.
Методика в дальнейшем может помочь в получении атомов антиводорода, которые состоят из одного антипротона и позитрона (аналога электрона из антиматерии). Для возможности захвата таких атомов и исследования их свойств антиводород должен быть взят при очень низкой температуре - около половины градуса Кельвина. Эксперименты с антиводородом позволяют лучше изучить фундаментальные законы симметрии материи и антиматерии. Подробнее об антиматерии можно прочитать здесь.