Ловушка пеннинга своими руками
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 04.10.2024
Антиматерию сложно хранить, а еще сложнее перевозить из-за способности уничтожать любой контейнер, в который ее пытаются поместить. Но уже разработан проект новой безопасной ловушки для антиматерии, которая поможет транспортировать ее на исследовательские объекты. А это, в свою очередь, может помочь ученым раскрыть основополагающую загадку Вселенной.
Обычная материя — это все вокруг нас: растения, животные, мы сами, даже планеты и целые галактики. Антиматерия же похожа на злого двойника обычной материи — каждая частица антиматерии несет заряд, противоположный своему материальному аналогу, а это означает, что если они когда-либо встретятся, они просто уничтожат друг друга всплеском энергии. Естественно, это затрудняет работу с антиматерией. Как можно хранить или транспортировать вещество, которое разрушает все, в чем оно находится?
Установка Antiproton Decelerator (AD) в ЦЕРН — одно из уникальных мест, где производится антиматерия, но она не очень подходит для того, чтобы изучать антивещество, в связи с серьезными магнитными помехами. И вот тут возникает проблема перевозки антиматерии из точки А в точку Б, где ее можно изучать.
Часть резервуара проекта BASE, где антиматерия производится и хранится в лаборатории. Изображение: ЦЕРН
Коллаборация BASE (Baryon Antibaryon Symmetry Experiment) разработала новое устройство под названием BASE-STEP, которое может помочь ученым перемещать антиматерию на другие объекты. Ключ к системе — это так называемая ловушка Пеннинга, которая использует электрические и магнитные поля для удержания антипротонов (версия протонов на основе антивещества) от стенок контейнера. Но, конечно, в воздухе тоже есть атомы, поэтому ловушка также хранит их в вакууме. BASE-STEP будет состоять из двух ловушек Пеннинга: первая нужна для приема и высвобождения антипротонов, а вторая, по сути, выступает как резервуар для хранения.
Ловушки Пеннинга уже используются на объектах по производству антивещества, и ранее ЦЕРН показал, что они могут хранить антипротоны в течение более 400 дней — огромное улучшение по сравнению с рекордом в 16 минут, установленным в 2011 году. Но реальной проблемой для ученых стало создание этих устройств в портативном формате.
Для этого ловушки BASE-STEP будут храниться в центре сверхпроводящего магнита мощностью 1 Тесла, что предотвратит помехи от ударов и толчков во время транспортировки. Также предполагается буфер из жидкого гелия, чтобы охлаждать систему в течение нескольких часов без электроэнергии.
Вся установка будет иметь размеры 1,9 x 1,6 x 0,8 м и весить менее 1000 кг. Эти размеры считаются компактными, и они означают, что теоретически ловушку можно погрузить в небольшой грузовик или фургон и перевезти ее из зала AD на другой объект, расположенный в ЦЕРН или в другом месте, чтобы продолжить изучение антиматерии.
Изучение антиматерии может помочь ответить на некоторые из самых важных вопросов физики. Один из них: "Почему Вселенная в том виде, в котором мы ее знаем, не была разрушена миллиарды лет назад?" Согласно теории Большого взрыва, материя и антиматерия должны были быть созданы в равных количествах, но сегодня явно наблюдается дисбаланс в пользу материи. Так что же могло вызвать этот дисбаланс, которому мы фактически обязаны своим существованием?
Объяснения на основе противоположных электрических зарядов тут недостаточно, поэтому ученые исследуют другие потенциальные различия между веществом и антиматерией. И для этого большому количеству исследователей в самых разных местах планеты необходим доступ к загадочной антиматерии. Возможно, BASE-STEP поможет решить этот вопрос.
Сейчас уже приступили к разработке первых компонентов устройства, и команда проекта BASE заявляет, что установка должна быть готова в 2022 году.
Антиматерия - сложное вещество для изучения, не в последнюю очередь потому, что она аннигилирует в любом контейнере, в который вы попытаетесь ее поместить.
Теперь физики из ЦЕРНа разработали новую ловушку для антиматерии, которая может охлаждать образцы не часами, а секундами. Это позволит ученым дольше изучать большие образцы, что может помочь раскрыть некоторые из самых больших тайн Вселенной.
Новый тип ловушки Пеннинга
Антиматерия - это своего рода "злой близнец" обычной материи, которая доминирует в окружающем нас мире. Главное отличие заключается в том, что его частицы имеют противоположный заряд, чем их обычные собратья, но эта простая вариация имеет важное значение - если частицы материи и антиматерии когда-нибудь встретятся, они аннигилируют друг с другом во вспышке энергии.
К счастью для нас, антиматерия сегодня крайне редко встречается во Вселенной, но ученые не уверены, почему это так. Согласно Стандартной модели, Большой взрыв должен был создать равное количество материи и антиматерии, которые затем должны были столкнуться и уничтожить большую часть содержимого Вселенной еще до того, как она началась. Тот факт, что мы сейчас находимся здесь и задаемся этим вопросом, показывает, что этого не произошло, но что перевесило чашу весов в сторону материи, остается одной из самых загадочных тайн науки.
К сожалению, редкость и неустойчивость антиматерии затрудняют изучение проблемы. Ее можно создать только в крошечных количествах в таких установках, как Большой адронный коллайдер, где частицы сбиваются вместе, чтобы получить пары частиц материи и антиматерии. А затем ее трудно хранить - очевидно, что вы не можете просто положить антивещество в банку, потому что оно исчезнет, как только вступит в контакт с материей.
Поэтому ученые хранят антивещество в так называемых ловушках Пеннинга, которые используют электромагнитные поля, чтобы подвесить частицы и античастицы в вакууме. Эти образцы часто охлаждаются до очень низких температур, чтобы уменьшить шум, но методы, обычно используемые для материи, сложно применить к антиматерии. Теперь исследователи ЦЕРН разработали новую версию этих ловушек для охлаждения антиматерии, что позволяет увеличить размеры образцов антиматерии, доступных для экспериментов, и повысить точность измерений.
Лазерное охлаждение является одним из основных методов - по сути, когда атом поражается лазерным лучом, он поглощает, а затем снова испускает фотон, который изменяет его импульс. Трудно заставить антиматерию реагировать непосредственно на этот метод, хотя другой проект ЦЕРН недавно совершил прорыв в этой области. Вместо этого антивещество можно охлаждать косвенно, охлаждая лазером близлежащие ионы, которые затем поглощают тепло от частиц антивещества. Однако проблема заключается в том, чтобы поместить материю и антиматерию в одну и ту же ловушку.
Поэтому для новой версии ученые из коллаборации BASE в ЦЕРНе соединили две ловушки Пеннинга с 3,5-дюймовой сверхпроводящей резонансной электрической цепью. В одной ловушке находится облако ионов бериллия, а в другой - один антипротон. Когда бериллий охлаждается лазером, энергия передается от антипротона через цепь к ионам, тем самым охлаждая антипротон.
Команда говорит, что этот метод позволяет охлаждать образцы гораздо быстрее, чем обычно, и до более низких температур.
"Это важный этап в прецизионной спектроскопии ловушки Пеннинга", - говорит Кристиан Сморра, автор исследования. "С помощью оптимизированных процедур мы сможем достичь температуры частиц порядка 20-50 милликельвинов (мК), в идеале за время охлаждения порядка 10 секунд. Предыдущие методы позволяли нам достигать температуры 100 мК за 10 часов".
Это открывает путь к более точным измерениям, которые, в свою очередь, могут пролить свет на то, почему во Вселенной так мало антиматерии. Считается, что заряд - единственное реальное различие (наряду с небольшими вариациями квантовых чисел) между материей и антиматерией, но лучше не полагаться на предположения. Ученые изучают некоторые фундаментальные свойства антиматерии и сравнивают их с аналогами материи - если что-то еще отличается, это может стать ключом к разгадке всей тайны.
P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet
Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:
Пеннинга ловушка представляет собой устройство для хранения заряженных частиц с использованием однородного осевого магнитного поля и неоднородную квадрупольного электрического поля . Этот тип ловушки особенно хорошо подходит для прецизионных измерений свойств ионов и стабильных субатомных частиц , таких как, например, масса, выход деления и отношения выходов изомеров . Другой пример - атомы геония , которые были созданы и изучены таким образом для измерения магнитного момента электрона. В последнее время эти ловушки использовались в физической реализации квантовых вычислений и обработки квантовой информации путем захвата кубитов . Ловушки Пеннинга используются во многих лабораториях по всему миру, включая ЦЕРН , для хранения антивещества, такого как антипротоны .
СОДЕРЖАНИЕ
История
Ловушка Пеннинга была названа в честь Ф. М. Пеннинга (1894–1953) Гансом Георгом Демельтом (1922–2017), который построил первую ловушку. Демельт черпал вдохновение из вакуумметра, созданного Ф. М. Пеннингом, в котором ток через газоразрядную трубку в магнитном поле пропорционален давлению. Цитата из автобиографии Х. Демельта:
Х. Демельт получил Нобелевскую премию по физике в 1989 г. за разработку метода ионной ловушки.
Операция
Ловушки Пеннинга используют сильное однородное осевое магнитное поле для удержания частиц в радиальном направлении и квадрупольное электрическое поле для удержания частиц в осевом направлении. Статический электрический потенциал можно создать с помощью набора из трех электродов : кольца и двух заглушек. В идеальной ловушке Пеннинга кольцо и заглушки представляют собой гиперболоиды вращения. Для захвата положительных (отрицательных) ионов концевые электроды поддерживают под положительным (отрицательным) потенциалом по отношению к кольцу. Этот потенциал создает седловую точку в центре ловушки, которая захватывает ионы в осевом направлении. Электрическое поле заставляет ионы колебаться (гармонически в случае идеальной ловушки Пеннинга) вдоль оси ловушки. Магнитное поле в сочетании с электрическим полем заставляет заряженные частицы двигаться в радиальной плоскости с движением, которое отслеживает эпитрохоиду .
Орбитальное движение ионов в радиальной плоскости состоит из двух мод на частотах, которые называются магнетронной и модифицированной циклотронной частотами. Эти движения похожи на деферент и эпицикл , соответственно, модели Солнечной системы Птолемея . ω - > ω + >
Сумма этих двух частот составляет циклотронную частоту, которая зависит только от отношения электрического заряда к массе и от силы магнитного поля . Эта частота может быть измерена очень точно и может использоваться для измерения массы заряженных частиц. Многие из высокоточных измерений массы (массы электрона , протона , 2 H , 20 Ne и 28 Si ) производятся ловушками Пеннинга.
Охлаждение буферного газа , резистивное охлаждение и лазерное охлаждение - это методы отвода энергии от ионов в ловушке Пеннинга. Охлаждение буферного газа основано на столкновениях между ионами и молекулами нейтрального газа, которые приближают энергию ионов к энергии молекул газа. При резистивном охлаждении заряды движущихся изображений в электродах заставляют работать через внешний резистор, эффективно снимая энергию с ионов. Лазерное охлаждение можно использовать для снятия энергии с некоторых видов ионов в ловушках Пеннинга. Для этого метода требуются ионы с соответствующей электронной структурой . Радиационное охлаждение - это процесс, при котором ионы теряют энергию, создавая электромагнитные волны из-за их ускорения в магнитном поле. Этот процесс преобладает при охлаждении электронов в ловушках Пеннинга, но очень мал и обычно незначителен для более тяжелых частиц.
Использование ловушки Пеннинга может иметь преимущества перед радиочастотной ловушкой ( ловушка Пола ). Во-первых, в ловушке Пеннинга применяются только статические поля, поэтому микродвижение и результирующий нагрев ионов из-за динамических полей отсутствуют, даже для протяженных 2- и 3-мерных ионных кулоновских кристаллов. Кроме того, ловушку Пеннинга можно увеличить, сохраняя при этом надежную ловушку. После этого захваченный ион можно удерживать подальше от поверхностей электродов. Взаимодействие с патч-потенциалами на поверхностях электродов может быть ответственно за эффекты нагрева и декогеренции, и эти эффекты масштабируются как высокая степень обратного расстояния между ионом и электродом.
Масс-спектрометрия с преобразованием Фурье
Масс-спектрометрия с ионным циклотронным резонансом с преобразованием Фурье (также известная как масс-спектрометрия с преобразованием Фурье) - это тип масс-спектрометрии, используемый для определения отношения массы к заряду (m / z) ионов на основе циклотронной частоты ионов в фиксированной магнитное поле. Ионы захватываются ловушкой Пеннинга, где они возбуждаются до большего циклотронного радиуса осциллирующим электрическим полем, перпендикулярным магнитному полю. Возбуждение также приводит к движению ионов синфазно (пакетом). Сигнал детектируется как ток изображения на паре пластин, через которые пакет ионов проходит близко к циклотрону. Результирующий сигнал называется спадом свободной индукции (fid), переходным процессом или интерферограммой, которая состоит из суперпозиции синусоидальных волн . Полезный сигнал извлекается из этих данных путем преобразования Фурье для получения масс-спектра .
Отдельные ионы можно исследовать в ловушке Пеннинга, удерживаемой при температуре 4 К. Для этого кольцевой электрод сегментирован, а противоположные электроды подключены к сверхпроводящей катушке, истоку и затвору полевого транзистора . Катушка и паразитные емкости цепи образуют LC-цепь с добротностью около 50 000. LC-цепь возбуждается внешним электрическим импульсом. Сегментированные электроды связывают движение одиночного электрона с LC-контуром. Таким образом, энергия в LC-контуре, находящемся в резонансе с ионом, медленно колеблется между множеством электронов (10000) в затворе полевого транзистора и одиночным электроном. Это можно обнаружить по сигналу на стоке полевого транзистора.
Атом геония
Атом кий геония , названный так потому , что она связана с землей, является псевдо-атомной системой созданы в ловушке Пеннинга, полезно для измерения основных параметров частиц.
В простейшем случае захваченная система состоит только из одной частицы или иона . Такая квантовая система определяется квантовыми состояниями одной частицы , как в атоме водорода . Водород состоит из двух частиц, ядра и электрона, но движение электрона относительно ядра эквивалентно движению одной частицы во внешнем поле, см. Систему координат центра масс .
Одиночная частица
В ноябре 2017 года международная группа ученых изолировала одиночный протон в ловушке Пеннинга, чтобы измерить его магнитный момент с наивысшей на сегодняшний день точностью. Было обнаружено, что это 2.792 847 344 62 (82) ядерных магнетона . Значение CODATA 2018 соответствует этому.
В научной фантастике
Благодаря своей способности улавливать заряженные частицы исключительно с помощью электромагнитных сил, ловушки Пеннинга используются в научной фантастике как способ хранения больших количеств антивещества. В действительности для этого потребуется вакуум значительно более высокого качества, чем это возможно в настоящее время.
Хранение античастиц с высокими энергиями, соответствующими температурам, которые гораздо выше, чем даже в центре Солнца, требует больших ускорителей. Возможно ли удержать их в холоде, при комнатной температуре или более низкой температуре? В 1984 году немецко-американский ученый Ганс-Георг Демельт смог хранить один единственный позитрон на протяжении трех месяцев в цилиндре, в котором был создан вакуум, размером в половину человеческого пальца. Это был не первый подобный опыт Демельта.
Демельт родился и вырос в Германии, а в 1952 году был приглашен на работу в США и принял американское гражданство. Его интересы распространялись на атомные и молекулярные пучки и физику элементарных частиц. Он разработал метод удержания одиночных ионов, используемый для прецизионной спектроскопии высокого разрешения. В 1989 году был удостоен Нобелевской премии по физике за разработку метода удержания одиночных ионов. Впервые Демельт описал преимущества ионных ловушек для спектроскопии высокой разрешающей силы в 1956 году. В последующие годы он пытался строить подобные ловушки. В 1959 году Демельту удалось продержать в магнетронной ловушке (впоследствии названной ловушкой Пеннинга) 1 электрон в течение 10 секунд. В 1973 году ему удалось первое длительное хранение одного электрона, он также смог построить одноэлектронный генератор совместно с Дэвидом Винеландом и Филом Экстромом. В последующие годы он усовершенствовал этот метод.
Ганс-Георг Демельт (род. в 1922) – лауреат Нобелевской премии по физике за разработку метода удержания одиночных ионов, 1989
Хранение позитрона на протяжении трех месяцев получилось благодаря оригинальной комбинации электрических и магнитных полей в аппарате, который Демельт скромно назвал ловушкой Пеннинга – в честь Франца Пеннинга, голландского физика, чью оригинальную идею развил Демельт.
Идея ловушки Пеннинга восходит к 1930-м годам, к тем дням, когда еще только зарождалась электроника, а телевизоры начинали работу на катодных лучевых трубках. Электричество проходит через провода так, словно это жидкость. Подсоедините один конец провода к отрицательному электроду (аноду) мощной батареи, а другой конец к металлической пластине (катоду) внутри стеклянной трубки, наполненной газом. Таким образом электричество будет проходить сквозь газ, вызывая странное освещение. Когда его впервые увидели в последние годы XIX века, викторианское общество было очаровано.
Попытки понять, что происходит, привели к открытию Джозефом Джоном Томсоном электрона, носителя электрического тока. Он добился этого, используя электрические и магнитные поля для направления пучка.
Если магнитное поле достаточно мощное, оно может направлять электроны по четким кругам, где они оказываются в ловушках на орбитах и не могут перебраться в дальний конец трубки. По крайней мере, это происходит в идеальном вакууме. Если присутствуют остатки газа, электроны начнут сталкиваться с атомами, сбегать со своих орбит и будет течь ток.
Ловушка Пеннинга. Этот тип ловушек часто используется при точных измерениях свойств ионов и стабильных субатомных частиц, обладающих электрическим зарядом. В ЦЕРНе в ловушках Пеннинга хранят антипротоны и другие заряженные античастицы
Франц Пеннинг решил, что этот эффект может использоваться для изготовления вакуумметра. Ток или идет, или пресекается, что зависит от напряжения, силы магнитного поля и газа в трубке. Демельт изменил напряжение так, что ток никогда не шел, вместо этого электроны вечно блуждали в магнитном поле. Его анод имел форму пустого цилиндра, крышка и дно находились под углом – по сути он сделал закрытую емкость, по размеру не превышающую банку для безалкогольных напитков, но вместо металла ловушка Пеннинга состояла из электрического и магнитного полей. Первым, что сделал Демельт, было улавливание одного единственно электрона в эту ловушку и измерение его магнетизма. Вращающийся электрон был подобен миниатюрному радиопередатчику, эмитирующему электромагнитное излучение, на которое Демельт мог настроиться с помощью радиоприемника. Он точно измерил частоты радиоволн и таким образом смог измерить магнетизм электрона с точностью до одной десятимиллиардной. Это был гораздо лучший результат, чем у кого-либо еще, и такой точный, что Демельт обнаружил: магнетизм электрона больше, чем подразумевало уравнение Дирака.
Отклонение оказалось маленьким, но это был чрезвычайно важный результат. Работа Демельта совсем не показала, что уравнение Дирака неправильное, наоборот, она подтвердила, что Дирак очень глубоко и основательно описал физический мир. Причина заключалась в том, что Дирак не просто создал теорию электрона, но также показал, как он реагирует на электромагнитные поля.
Ричард Филипс Фейнман (1918–1988) – выдающийся американский физик-теоретик, один из основателей электродинамики. Занимался квантовой теорией поля и предложил теорию квантовых вихрей, принимал участие в разработке атомной бомбы (Манхэттенском проекте)
Ричард Фейнман и другие доказали, что электромагнитное поле само может превратиться в проходящие электроны и позитроны, и это – одно из многочисленных странных свойств квантовой неопределенности.
Гибель Челленджера. На 73 секунде полета вешний кормовой бак был разрушен, высвободившийся кислород и водород смешались и детонировали, вызвав огромный огненный шар, который поглотил шаттл
Все это происходило в 1973 году. Десять лет спустя Демельт поймал позитрон в ловушку и удерживал там три месяца. Таким образом он смог измерить и его магнетизм. Потребовалось только изменить направление магнитных полей на противоположные, чтобы с положительно заряженным позитроном происходило то же самое, что ранее наблюдалось с отрицательно заряженным электроном. А измерив магнетизм позитрона, он увидел, что значение совпадает со значением, полученным для электрона. Так что можно сказать, что Демельт не только поймал позитрон в ловушку, но и смог показать, что он является идеальным электрическим и магнитным зеркальным образом электрона.
- Мы наблюдаем, что материя и антиматерия являют полную симметрию, из чего следует, что Вселенная на самом деле не должна бы существовать, - заявил Кристиан Сморра (Christian Smorra) — руководитель эксперимента, анализируя его результаты.
По мнению ученого, асимметрия все же должна где-то быть. Просто пока не понятно где именно. Равно как и не известно, что собственно нарушило симметрию.
О чем речь? Какое отношение материя и антиматерия имеют к образованию и существованию Вселенной?
Поясню. Все материальные частицы во Вселенной имеют двойников - античастицы — равные по массе, но с противоположным зарядом или магнитным моментов. Нормальная, так называемая барионная материя — та самая, которая нас окружает, состоит из протонов, нейтронов и электронов, имеющих отрицательный заряд. Антиматерию формируют антипротоны, антинейтроны и положительных позитроны.
Частицы и античастицы ничем не лучше друг друга. Образно говоря, материя и антиматерия равны перед Богом. И по здравому разумению, в момент рождения Вселенной - в результате Большого Взрыва - вещество и антивещества должны было бы образоваться в равных количествах. Далее частицам и античастицам следовало бы тут же аннигилировать - исчезнуть со вспышкой света. То есть, ни о какой Вселенной не могло быть и речи. На что как раз и намекает Кристиан Сморра. Однако, если ощущения нас не обманывают, то Вселенная все же существует. А раз так, то материи по какой-то загадочной причине стало больше, чем антиматерии. То есть, возникла асимметрия - барионная асимметрия, как ее называют по-научному. Которая и привело, в итоге, к появлению всего сущего. Включая нас с вами.
Вот Сморра и недоумевает, не видя ее — эту самую асимметрию. Не понимает, что так удачно перекосило народившееся мироздание. Ученому впору перекреститься.
ПОДРОБНОСТИ
Антипротоны — продукт скоропортящийся
Коллаборация BASE, сравнившая магнитные моменты протона и антипротона, международная, включает несколько исследовательских организаций из Японии и Германии (RIKEN research center, Japan, the Max Planck Institute for Nuclear Physics in Heidelberg, Johannes Gutenberg University Mainz (JGU), the University of Tokyo, GSI Darmstadt, Leibniz Universität Hannover, and the German National Metrology Institute (PTB) in Braunschweig).
Исследовательская установка в CERN, с помощью которой ученые BASE определяли магнитный момент антипротона.
Готовясь к эксперименту, специалисты BASE поставили своеобразный рекорд — сохраняли наловленные антипротоны 405 дней.
Рекордной стала и точность определения магнитного момента антипротона. Она в 6 раз превысила предыдущее достижение. Значение магнитного момента антипротона ученые определили в 2.792847344 ядерных магнетонов со знаком минус. Ядерный магнетон — эта такая единица в системе СИ, которой принято измерять магнитные моменты тяжелых частиц. Магнитный момент антипротона сравнили с магнитным моментов протона. В BASE измерили его с очень высокой точностью еще в 2014 году. Никакой разницы, за исключением знака магнитного момента, выявить не удалось — по крайне мере, в тех 9 знаках после запятой.
Ученые не собираются останавливаться на достигнутом. В ближайшем будущем они намерены повысить точность измерений, как минимум, в 10 раз. Тем самым удалось бы добыть в значениях магнитных моментов протона и антипротона еще несколько знаков после запятой. У физиков еще теплится надежда - вдруг разница все же найдется.
Нынешние результаты опубликованы в журнале Nature.
ГИПОТЕЗЫ
Симметрию нарушил второй Большой взрыв
Физиков ставит в тупик не только барионная асимметрия. Не понимают они пока, почему существует так называемая темная материя - невидимая никому. По идее она должна была бы тоже аннигилировать, взаимодействуя с видимой материей. Но темная материя почему-то не аннигилировала. И ее доля во Вселенной, по распространенным ныне представлениям, аж 85 процентов.
Выражаясь более научно, Давудьясл допустил существование короткого периода вторичной инфляции, которой и повлек за собой дальнейшую эволюцию Вселенной.
Согласно теории Давудьясла события развивались примерно так: грянул Большой Взрыв, началось стремительное расширение пространства, появилась не очень обширная, но очень горячая Вселенная, раскаленная до миллиардов градусов. В ограниченном объеме сталкивались и аннигилировали частицы темной материи, которые передавая свою энергию обычным - видимым - частицам. И если бы подобный процесс продолжился, то темной материи не осталось бы. Но тут, как предполагает новая теория, подоспел второй Большой Взрыв, который мгновенно добавил объема и развел частицы, тем самым сохранив обилие темной материи.
Точно так же второй Большой Взрыв мог отделить и вещество от антивещества, создав тем самым барионную асимметрию.
- Конечно, такая теория не вписывается в стандартную космологию, - говорит Давудьясл. - Но Вселенная столь сложна, что может и не соответствовать тем представлениям, которые мы о ней придумали.
Лихо закручено
Еще в 2001 году профессор Танмэй Вачаспати (Tanmay Vachaspati) из Университета штата Аризона (Arizona State University) предложил оригинальную идею. Мол, материя и антиматерия действительно образовались в равных количествах. Аннигилировали. Но при этом порождали не вспышки, а превращались в магнитные монополи и антимонополи: некие гипотетические частицы с одним магнитным полюсом - северным или южным (каждый "нормальный" магнит имеет два полюса одновременно - северный и южный).
Монополи и антимонополи тоже аннигилировали, превращаясь, в свою очередь, в материю и антиматерию. А вот тут уже, благодаря так называемому нарушению СР-инвариантности или СР-симметрии, и возник перекос, в результате которого материи стало гораздо больше.
Если сотворение мира происходила так, как предположил Вачаспати, то во Вселенной должны остаться следы этого процесса. А именно закрученные магнитные поля, образованные "ископаемыми" магнитными монополями, ставшими доминирующими. Эдакие гигантские спирали, закрученные в левую сторону.
Долгие годы Вачаспати с коллегами искали следы. И нашли - циклопические области во Вселенной, пронизанные закрученными магнитными полями. На них вывел космический гамма телескоп "Ферми" (NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope), регистрирующий гамма-излучение. Спиральные магнитные поля "закрутили винтом" и проходящее сквозь них гамма-лучи. Закрутили, что характерно, конкретно в левую сторону. Что и удалось увидеть.
Возрастная категория сайта 18 +
Читайте также: