Коллаборация ALPHA в ЦЕРН в восемь раз ускорила синтез атомов антиводорода

Коллаборация ALPHA, работающая на Фабрике Антивещества ЦЕРН, объявила о значительном технологическом прорыве, который увеличил скорость производства атомов антиводорода в восемь раз. Это достижение, описанное в публикации в Nature Communications, стало возможным благодаря внедрению новой методики симпатического охлаждения позитронов с использованием лазерно-охлажденных ионов бериллия.

Новый подход позволил ученым снизить температуру облака позитронов до значений, близких к –266 °C. Такое экстремальное охлаждение критически повышает вероятность эффективного слияния позитронов с антипротонами для формирования стабильного антиводорода. В результате команда смогла синтезировать и накопить более 15 000 атомов антиводорода менее чем за семь часов, что ранее требовало недель напряженной работы.

Ключевые фигуры в этом успехе — Джеффри Хангст, официальный представитель ALPHA, и Нильс Мадсен, заместитель представителя и руководитель проекта по охлаждению позитронов. Хангст отметил, что такие производственные показатели десять лет назад считались бы научной фантастикой. Мадсен охарактеризовал это как сдвиг парадигмы, поскольку теперь накопление антиводорода возможно за одну ночную смену, что позволяет проводить спектроскопические измерения уже на следующий день.

Масштаб прогресса подтверждается данными предыдущих лет: в ходе экспериментальных серий 2023–2024 годов коллаборация ALPHA произвела свыше 2 миллионов атомов антиводорода, используя этот подход. Для сравнения, в 2010 году общий годовой выход составлял всего 38 атомов. Увеличенное и более стабильное количество холодных атомов антиводорода критически важно для эксперимента ALPHA-g, направленного на изучение влияния гравитации на антиматерию.

Это технологическое достижение переводит изучение свойств атомной антиматерии из разряда редких явлений в более систематический процесс. Повышенная доступность образцов позволяет многократно повысить точность тестов фундаментальной физики, в частности, сравнение спектров водорода и антиводорода, что может выявить новую физику и помочь в понимании асимметрии материи и антиматерии во Вселенной.