Античастица-затворник: зачем физики месяцами караулят одиночный позитрон

 
Капризная штука антиматерия. Стоит позитрону (антиподу электрона) коснуться обычного вещества – аннигиляция, вспышка энергии. Поэтому весь антимир всегда казался тем, к чему близко не подступишься. А команда исследователей из Northwestern University (США) уже несколько месяцев держит под контролем такую вот зеркальную копию электрона. Да, пока что одну-единственную – но и это непросто. Так как же её усмиряют, и главное – зачем?
 
Загнать и усмирить
 
Никакого контейнера. Позитрон держат в невидимой клетке из электрических и магнитных полей – ловушке Пеннинга, в почти идеальном вакууме. Саму установку учёные окрестили однопозитронным квантовым циклотроном.  
Позитроны для эксперимента получают при распаде радиоактивного изотопа натрия-22. Вылетают они оттуда на огромной скорости. Чтобы усмирить частицу, её приходится сильно затормозить, а затем направить в ловушку. Процесс небыстрый, занимает от 8 до 11 часов.
 
Когда цель поймана, пространство внутри вакуумной камеры охлаждают до экстремальной температуры – всего на 0,3 градуса выше абсолютного нуля. В таких условиях позитрон теряет практически всю энергию и опускается на самый нижний квантовый уровень – на базовую ступеньку «квантовой лестницы».
 

 
Дальше ювелирная работа. С помощью настроенных микроволн позитрон поднимают на ступеньку выше и переворачивают его спин. Каждый скачок ловят по крошечным сдвигам частоты, с которой частица колеблется. Эти же сдвиги чётко показывают: в ловушке действительно один позитрон, а не толпа.
 
К чему такие реверансы
 
Дело в фундаментальной зеркальной симметрии природы (CPT-симметрии). Стандартная модель уверяет: электрон и позитрон – идеальные копии друг друга, но с противоположными зарядами. Теоретически, их магнитные моменты просто обязаны совпасть. Электрон уже замерили, на очереди позитрон. И если цифры покажут хотя бы микроскопическую разницу, фундаментальная физика изменится навсегда.
 
По идее, сразу после Большого взрыва материя и антиматерия должны были родиться в равных пропорциях, полностью уничтожить друг друга и оставить Вселенную абсолютно пустой. Но материя каким-то образом получила преимущество, чему мы, очевидно, очень рады. Значит есть какой-то изъян в базовых расчётах. Сверхточное сравнение параметров электрона и позитрона – шанс этот изъян нащупать.