Физики смогут изучать индивидуальные антипротоны

Схема работы экспериментальной установки. Иллюстрация авторов исследования

Физики смогут изучать индивидуальные антипротоны

Международная группа исследователей объявила, что им впервые удалось зарегистрировать изменение направления спина отдельно взятого протона. Статья ученых опубликована в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение приводится в пресс-релизе Майнцского университета Иоганна Гутенберга, сотрудники которого принимали участие в работе. В будущем это позволит изучать не только отдельные протоны, но и антипротоны.

В рамках исследования ученые помещали протоны в ловушку Пеннинга, в которой заряженные частицы удерживаются при помощи сильного однородного магнитного и неоднородного электрического полей. При помощи дополнительного магнитного поля и радиосигнала исследователи заставили направление спина протона совершать колебательные движения. Если использовать механическую аналогию, представляя себе направление спина как направление оси вращающегося волчка, то в такой системе будет наблюдаться прецессия.

Частота такой "прецессии", которая поддается регистрации, зависит от направления спина, поэтому ученые смогли непосредственно зарегистрировать изменение направления спина фотона. На создание работающей установки, пригодной для такого рода измерений, у физиков ушло четыре с половиной года.

Сами ученые подчеркивают, что данный результат не является самоцелью - это всего лишь шаг на пути к созданию системы для сверхточного измерения магнитного момента протона (который влияет, в частности, на изменение частоты при изменении спина). В частности, эксперимент позволит на несколько порядков улучшить точность значения магнитного момента протона. Точность измерений момента протона много меньше, например, точности измерения момента электрона, поскольку он в несколько сотен раз больше.

Кроме этого, подобная установка может быть использована для изучения антипротонов, магнитный момент которых изучен довольно плохо. Сверхточные измерения такого рода позволят проверить предсказания Стандартной модели относительно симметричности материи и антиматерии в природе.