Исследование, проведённое учёными из ЦЕРН, убедительно показало, что гравитация должна увлекать антиводород вниз и что, по крайней мере для антиматерии, антигравитации не существует.
«В широком смысле мы создаём антивещество и проводим эксперимент типа "Пизанской башни", — говорит профессор Джонатан Вуртел, физик-теоретик из Калифорнийского университета в Беркли. — Мы отпускаем антиматерию и смотрим, поднимается она или опускается».
Антиматерия — это зеркальная версия обычной материи, в которой некоторые основные свойства, например электрический заряд, изменены на противоположные. Антипротоны имеют ту же массу, но отрицательный заряд, в то время как антиэлектроны (их ещё называют позитронами) заряжены положительно.
При встрече материи и антиматерии происходит их аннигиляция с выделением энергии, поэтому в мире с преобладанием материи, подобном нашему, антиматерия существует лишь мимолётно. Однако большинство теорий предсказывает, что во время Большого взрыва должно было образоваться равное количество материи и антиматерии, и загадка того, что произошло со всей антиматерией, является одним из центральных вопросов фундаментальной физики.
Для некоторых концепция антигравитации стала заманчивым потенциальным объяснением этой загадки. Это могло привести к пространственному разделению материи и антиматерии в ранней Вселенной, что означает, что мы видим лишь небольшое количество антиматерии в локальной Вселенной. Существуют и другие теоретические причины, делающие эту идею маловероятной, но поскольку этот вопрос никогда не подвергался проверке, он так и оставался безумной идеей.
«Пока вы не измерили что-либо, вы не можете знать ничего наверняка. Это и есть наука», — сказал Джеффри Хангст, физик-частичник из Орхусского университета (Дания) и представитель коллаборации Antihydrogen Laser Physics Apparatus (Alpha) в ЦЕРН.
Прибор Alpha в ЦЕРН
Прямое измерение падения антивещества является чрезвычайно сложной задачей, поскольку гравитационная сила слишком слаба по сравнению с тремя другими известными силами природы, а учёным с трудом удаётся сохранять антивещество достаточно долго для проведения экспериментов. В последнем исследовании, опубликованном в журнале Nature, использовались атомы антиводорода, охлаждённые на полградуса выше абсолютного нуля (-273,15°C). Около 100 атомов антивещества были заключены в магнитную бутылку длиной 25 см с отверстием сверху и снизу. Тщательные измерения показали, что под действием гравитационных сил вероятность вылета и аннигиляции атомов выше в нижней части бутылки.
Было установлено, что гравитационное ускорение находится в пределах 25% от нормальной гравитации, что означает, что оно может быть идентично силе гравитации, испытываемой обычной материей, или, по крайней мере, похоже на неё.
«Нам потребовалось 30 лет, чтобы научиться создавать этот антиатом, удерживать его и управлять им настолько хорошо, что мы смогли уронить его таким образом, чтобы он был чувствителен к силе гравитации, — сказал Хангст. — Следующий шаг — как можно точнее измерить ускорение».
