Дубна-inform

Новые исследования

00:23 23.03.2020

Физики выяснили, что заставляет атом гелия и антипротон объединяться в экзотическую долгоживущую структуру, похожую на молекулу. То, что такая структура существует, ученые предсказали еще в 1991 году. Результаты расчетов опубликовал The European Physical Journal D.

Космологи предполагают, что в первые мгновения существования Вселенной материи и антиматерии в ней было примерно поровну. Все химические и физические свойства их частиц, за исключением заряда, должны были быть одинаковыми. Так гласит Стандартная модель – теория, которая описывает большую часть взаимодействий всех известных сейчас науке элементарных частиц.

Тем не менее, это противоречит самому существованию реальности, так как все частицы материи и антиматерии должны были уничтожить друг друга, столкнувшись и проаннигилировав в первые мгновения после Большого взрыва. Поэтому ученые уже много десятилетий спорят о том, почему они не могут найти следов антиматерии в обозримой Вселенной.

Сейчас физики пытаются найти различия в том, как устроены частицы материи и антиматерии, а также как они себя ведут. Для этого ученые, в том числе, наблюдают за поведением различных экзотических структур из материи и антиматерии. Яркий пример такой структуры – так называемый позитрониум, очень нестабильный «атом», который состоит из электрона и позитрона и по своим свойствам напоминает водород.

Существует и более сложные формы подобных соединений материи и антиматерии – например, так называемые «атомикулы» гелия. Они представляют собой ядро гелия, вокруг которого движется электрон, а также антипротон.

Несмотря на то, что у этих частиц огромная разница в массе и других свойствах, такая конструкция, у которой есть одновременно свойства и атома, и молекулы, остается достаточно стабильной на протяжении необычно долгого времени. Существует несколько теоретических моделей, которые по-разному описывают устройство подобных «атомикул».

В частности, согласно одной из них антипротонный гелий возникает в том случае, если частица антиматерии взаимодействует с нейтральным атомом благородного газа, «вышибает» из него последний электрон и начинает кружить вокруг него на большом расстоянии. Существование таких частиц физики доказали во время опытов на ускорителях CERN.

Российский физик Евгений Соловьев из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне, а также его коллега Таско Грозданов из Белградского университета (Сербия), проверили работоспособность альтернативной теории. Она допускает, что такие структуры могут формироваться при взаимодействии антипротона с возбужденным атомом гелия.

В таком случае у «атомикулы» будет совершенно другая структура, не совпадающая с тем, как выглядят уже изученные соединения гелия и антипротона. Несмотря на то, что существование этой формы антипротонного гелия ученые предсказали почти три десятка лет назад, Соловьев и Грозданов не представляли до конца, как выглядят такие атомы и что заставляет антипротон попадать в особый энергетический «колодец», который располагается на большом расстоянии от ядра гелия.

Чтобы заполнить этот пробел, физики просчитали то, как будет вести себя возбужденный атом гелия при сближении с антипротоном, и определили его точную внутреннюю структуру. Ученые доказали, что подобные альтернативные формы «атомикул» действительно могут возникать, а также смогли объяснить несколько возможных механизмов их появления и сценариев распада.

Как надеются исследователи, их результаты помогут экспериментаторам открыть первые примеры существования подобных экзотических «атомикул» в экспериментах на реальных ускорителях частиц, а также найти первые расхождения в свойствах материи и антиматерии, передает ТАСС.

Оставить комментарий