Группа ученых Масаки Хори (Masaki Hori) из Института квантовой оптики общества Макса Планка провела наиболее точное измерение массы антипротона, улучшив известное значение на несколько порядков. Исследователи в очередной раз подтвердили, что массы протона и антипротона совпадают. Статья ученых появилась в журнале Nature, а ее краткое изложение приводит physicsworld.com.
В рамках исследования физики изучали так называемые атомкулы - экзотические молекулы гелия, в которых один из электронов замещен антипротоном. Эти объекты, способные существовать несколько микросекунд и получившие название антипротонного гелия, были открыты в 1991 году японскими физиками.
На первом этапе исследования ученые бомбардировали гелий антипротонами для получения экзотического вещества. Затем они облучали полученное вещество при помощи лазера, заставляя антипротоны аннигилироваться с протонами из ядра. В результате аннигиляции возникали пи-мезоны, которые физики регистрировали. Экспериментальным путем они подбирали частоту лазерного импульса таким образом, чтобы добиться регистрации максимального числа пи-мезонов.
Чтобы уменьшить колебание атомкулов (собственное движение частиц сказывается на частоте принимаемого ими импульса в силу эффекта Доплера), ученые и облучали их встречными лазерными лучами. В результате ученым удалось очень точно вычислить энергию, необходимую для перехода антипротона в возбужденное состояние. Это позволило, в свою очередь, очень точно вычислить отношение массы антипротона и электрона, которое составило 1836,1526736(23).
По словам ученых, они увеличили точность измерения на несколько порядков. При этом масса антипротона с высокой точностью оказалась равна массе протона.