ЦЕРН: Експеримент ALPHA Вісімкратно Збільшив Виробництво Антиводню Через Охолодження Позитронів

Наукова спільнота ЦЕРНу, розташованого у Швейцарії, оголосила 18 листопада 2025 року про значний технологічний прогрес у дослідженні антиматерії. Вчені з експерименту ALPHA, що функціонує на Фабриці Антиводню ЦЕРНу, успішно застосували інноваційний метод охолодження позитронів, що призвело до зростання швидкості генерації атомів антиводню у вісім разів. Цей результат, детально описаний у виданні Nature Communications, дозволяє тепер накопичувати понад 15 000 атомів антиводню лише за кілька годин, що, за словами речника ALPHA Джеффрі Хангста, десять років тому вважалося науковою фантастикою.

Ключовим елементом цього успіху стало впровадження так званого «симпатичного охолодження» позитронів, античастинок електронів, передбачених Діраком у 1931 році та відкритих Андерсоном у 1933 році. Для досягнення необхідної низької температури, критичної для ефективного злиття позитронів з антипротонами, вчені додали до пастки хмару лазерно-охолоджених іонів берилію. Цей процес знизив температуру плазми позитронів до рівня близько -266 °C, або нижче 10 Кельвінів, що є покращенням порівняно з попереднім порогом приблизно у 15 Кельвінів. Це інженерне рішення усуває ключовий вузький прохід у синтезі антиводню, який раніше вимагав багато годин для накопичення достатньої кількості атомів для точних вимірювань.

Дослідження мають фундаментальне значення, оскільки вони безпосередньо стосуються асиметрії між матерією та антиматерією у Всесвіті. Стандартна модель передбачає рівне утворення обох субстанцій під час Великого вибуху, але спостережуваний космос складається майже виключно з матерії. Експеримент ALPHA, як наступник ATHENA, прагне порівняти спектри антиводню з воднем, щоб виявити будь-які відмінності, які можуть пояснити це домінування матерії. Збільшення кількості доступного антиводню, яке стало можливим завдяки цій технології, прискорює дослідження, дозволяючи швидше та з меншими систематичними похибками аналізувати спектри антиматерії.

Зокрема, ці напрацювання вже використовуються в експерименті ALPHA-g для вивчення впливу гравітації на антиматерію, що є критичним для розуміння космологічних моделей. Інноваційний підхід із використанням іонів берилію, отриманих шляхом лазерної абляції берилієвої мішені, демонструє високу сумісність із суворими умовами пастки Пеннінга. Це технологічне досягнення не лише підвищує ефективність виробництва, але й відкриває нові можливості для точного вимірювання магнітних полів усередині пасток ALPHA, що є важливим для експериментів з гравітації антиматерії. Таким чином, цей прорив у технології охолодження позитронів переводить дослідження антиводню до режиму відносної достатності, скорочуючи часові рамки для отримання відповідей про природу асиметричного Всесвіту.