Ученые научились управлять атомами мюония с помощью химического потенциала сверхтекучего гелия. Новый метод позволит провести точные измерения гравитации для тяжелых частиц и, возможно, обнаружить пятую фундаментальную силу природы.
Ученым из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) и Института Пауля Шеррера удалось создать «холодные» атомы мюония — экзотического атома, состоящего из антимюона и электрона. Это достижение открывает путь к фундаментальному эксперименту: проверке того, подчиняется ли материя второго поколения тем же законам гравитации, что и привычная нам материя, пишет Phys.org.
Согласно принципу эквивалентности Альберта Эйнштейна, все тела падают с одинаковым ускорением в гравитационном поле независимо от их массы или состава. Однако этот закон был подтвержден только для обычной материи первого поколения частиц. До сих пор оставалось неизвестным, распространяется ли данное правило на более тяжелые частицы последующих поколений.
Для проверки этой гипотезы идеально подошел бы нейтральный атом мюония, состоящий из антимюона — тяжелого аналога электрона — и обычного электрона. Главная сложность заключалась в том, что мюоны живут всего 2,2 микросекунды, а предыдущие источники производили атомы, разлетавшиеся слишком хаотично для точных измерений.
Прорыв произошел благодаря использованию сверхтекучего гелия, охлажденного почти до абсолютного нуля (-273 °C). Эта квантовая жидкость не содержит примесей и позволяет атомам двигаться беспрепятственно. Когда антимюон из ускорителя PSI попадает в такой гелий, он образует атом мюония, который химический потенциал жидкости буквально выталкивает вертикально вверх через поверхность. Как объясняет ведущий автор исследования Джесси Чжан, ученые используют химический потенциал как своего рода «атомную пушку», создающую направленный пучок холодных атомов.
Источник: hi-tech.mail.ru