Новый способ создания пучков элементарных частиц может бросить вызов теории гравитации Эйнштейна

Вся материя, включая нас самих, состоит из протонов, нейтронов и электронов, которые физики относят к первому поколению частиц. Однако существуют еще два поколения, включающие более тяжелые элементы, например мюон — тяжелый аналог электрона.

В стандартной модели физики описывается эта структура, однако ученые до сих пор не понимают ни причины существования дополнительных поколений, ни их точное количество. Кроме того, открытым остается вопрос: ведет ли себя возросшая масса вторых и третьих поколений с точки зрения гравитации так же, как и легкая материя первого поколения.

Принцип эквивалентности, сформулированный Галилеем и Ньютоном, является основой теории гравитации Альберта Эйнштейна и утверждает, что все тела падают с одинаковой скоростью в гравитационном поле. Однако до сих пор этот принцип проверялся только на обычной материи и антиматери первого поколения. Исследовать гравитационное поведение частиц второго поколения исследователи планируют с помощью мюония — нейтрального атома, образующегося при соединении положительно заряженного антимюона и отрицательно заряженного электрона.

Использование нейтрального мюония является критически важным, поскольку заряженные частицы слишком сильно подвергаются воздействию блуждающих электромагнитных полей.

Главной проблемой раньше оставался крайне быстрый распад мюонов (всего за 2,2 микросекунды) и хаотическое движение частиц с разными скоростями. Однако исследователи из Института физики имени Паркинсона (PSI) совершили прорыв, получив «холодные» атомы мюония, двигающиеся практически параллельно и с одинаковой скоростью.

Как отмечают ученые в журнале Nature Physics, для этого использовался сверхтекучий гелий, охлажденный почти до абсолютного нуля. Это инновационное достижение открывает путь к точным измерениям и может бросить вызов классическим представлениям о гравитации.