Физики удержали позитрон в управляемом квантовом состоянии
Исследователи Северо-Западного университета США под руководством профессора Джеральда Габриэлсе впервые смогли перевести античастицу электрона в контролируемое квантовое состояние и удерживать её в этом состоянии на протяжении нескольких месяцев. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review Letters. Об этом сообщает ПГН | ПроГород Новости.
Для эксперимента была создана установка, названная «квантовый циклотрон с одним позитроном», которая позволила наблюдать за поведением отдельной античастицы, избегая её взаимодействия с обычным веществом, что могло бы привести к аннигиляции. Позитроны получались в результате распада радиоактивного изотопа натрия-22, затем замедлялись и помещались в ловушку с электрическими и магнитными полями в почти идеальном вакууме.
При температуре около −272,85 °C, всего на 0,3 градуса выше абсолютного нуля, позитрон перешёл в основное квантовое состояние циклотронного движения с минимально возможной энергией. Микроволновое излучение заставляло частицу перескакивать между энергетическими уровнями, а изменения состояния фиксировались, что позволяло управлять позитроном, как если бы это был искусственный атом.
Цель исследования заключается в высокоточной сравнении магнитных свойств электрона и позитрона. Ранее команда Габриэлсе измерила магнитный момент электрона с относительной точностью порядка одной десяти триллионной; теперь предстоят аналогичные измерения для античастицы. Стандартная модель предсказывает совпадение этих величин с учётом противоположных зарядов, и значительное расхождение могло бы указать на неизвестные явления.
На данный момент различий не обнаружено, однако главный итог заключается в возможности длительного удержания одиночного позитрона и точного управления его квантовыми состояниями. Это создаёт основу для будущих измерений и приближает к разгадке космологической проблемы: почему после Большого взрыва материи во Вселенной больше, чем антиматерии.
