Большинство физиков ожидает, что атомы и антиатомы в гравитационном поле будут вести себя одинаково.
Схема ловушки антиматерии. Ниже приведена карта напряженности магнитного поля внутри ловушки.
Цифрами обозначено: 1— вакуумная трубка, 2— зеркальные кольца, 3— сверхпроводящие обмотки, 4— микроволновый излучатель, 5— электроды, 6— детектор аннигиляции, 7— минимум поля.
Однако существует все же и вероятность того, что по скорости падения антивещество может отличаться от обычного, вплоть до того, что станет «падать вверх».
Для готовящейся проверки в ЦЕРНе будет использоваться антиводородная лазерная физическая установка ALPHA (Antihydrogen Laser Physics Apparatus). В эксперименте антипротоны соединятся с антиэлектронами, образуя атомы антиводорода, кратковременно удерживаемые в магнитном поле. Когда поле уберут, атомы начнут падать под действием гравитации, пока не столкнутся со стенками установки. Когда это случится, в результате аннигиляции возникнут вспышки света.
Следя за этими вспышками, ученые надеются понять, как именно падают атомы. «Мы ожидаем, что антивещество будет падать вниз, но все же не исключаем и сюрпризы», — говорит член научной группы профессор Джоэл Фаянс из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли.
Однако чтобы от эксперимента был толк, надо модернизировать церновское оборудование. К середине нынешнего года установка ALPHA-2 будет оснащена лазерной системой охлаждения, уменьшающей энергию антиатомов настолько, чтобы их скорости и положения можно было точно определить. Если ALPHA-2 покажет, что атомы вещества и антивещества падают с разной скоростью, придется переписывать учебники.
Экспериментальная установка ALPHA-2.
Поиски темной энергии
Наряду с подготовкой наземных экспериментов исследователи ведут поиски и в более отдаленных пространствах. Так, астрономы обнаружили галактики на краю наблюдаемой Вселенной, которые ведут себя очень странно. Согласно здравому смыслу, окраинные галактики, оказавшиеся дальше всех от центра Вселенной после Большого взрыва, должны постепенно замедлять свое движение. Их, по идее, притормаживает притяжение масс небесных тел, оставшихся позади. Ведь материя, заполняющая нашу расширяющуюся Вселенную, порождает взаимное притяжение.
Однако когда в конце 90-х годов XX века астрономы замерили скорость их движения, то обнаружили невероятное. Расширение Вселенной со временем не замедлилось! Напротив, самые дальние галактики удаляются с самым большим ускорением. В поисках объяснения этого парадокса исследователи пришли к заключению: «Всему причиной некая антигравитационная материя. Это она заставляет галактики отдаляться друг от друга».
Эту неведомую субстанцию назвали темной энергией. И вспомнили, что еще в 1917 году выкладки Альберта Эйнштейна в рамках общей теории относительности показали, что конструкция Вселенной получается неустойчивой. Со временем она коллапсирует под действием собственной гравитации. Чтобы решить проблему, Эйнштейн добавил в уравнения некую космологическую постоянную — лямбда-член. Но объяснить ее физический смысл не смог. Лишь когда в 1929 году астроном Эдвин Хаббл обнаружил, что Вселенная расширяется, стало понятно, что лямбда-член из уравнений должен символизировать некую силу, которая растаскивает небесные тела в разные стороны. Источником этой силы и является темная энергия.
Чтобы окончательно убедиться в ее существовании, осенью 2013 года британские астрономы объявили о начале работы над новым проектом Dark Energy Survey (DES), цель которого — картографировать распределение темной энергии в пространстве и определить, как это распределение менялось в процессе эволюции Вселенной.
Хотя темная энергия невидима, астрономы могут узнать о ее присутствии по антигравитационному воздействию, которое она оказывает на далекие галактики и испускаемый ими свет. За 5 лет DES пронаблюдает 300 млн. галактик в области, занимающей примерно одну восьмую часть всего ночного неба.
Ныне считается, что своим существованием мы отчасти обязаны темной энергии, которая в короткое время после Большого взрыва растащила сгустки образовавшейся материи и антиматерии в разные стороны, не дав им соединиться и уничтожить зарождавшуюся Вселенную. «Вселенные с меньшим количеством темной энергии схлопываются столь быстро, что галактики сформироваться не успевают, — подчеркнул профессор Брайан Грин из Колумбийского университета (США). — А без галактик не было бы ни звезд, ни планет, ни шансов на возникновение жизни».
Читать дальше
