Учени от швейцарските институти ETH Цюрих и „Паул Шерер“ (PSI) във Вилиген са разработили интензивен лъч от студени атоми. Те планират да използват този лъч, състоящ се от мюони, за да тестват теорията на Айнщайн за гравитацията. Експериментът цели да изследва взаимодействието на мюоните с гравитацията и да провери за наличието на друга, все още неоткрита природна сила.

Материята около нас е съставена от протони, неутрони и електрони, известни като частици от първо поколение. Мюонът е по-тежък „братовчед“ на електрона и принадлежи към второто поколение частици, които са нестабилни и бързо се разпадат. Изследователите от PSI успешно са генерирали мюони и техните античастици с помощта на ускорител на частици.

Когато антимюон се съедини с електрон, се образува неутрален атом на мюоний. Заедно с екипа от ETH Цюрих, учените са измерили как атомът на мюоний пада под действието на гравитацията. От времето на Галилей, Нютон и Айнщайн, физиците са потвърдили универсалността на свободното падане, известен като принцип на еквивалентността.

Този принцип гласи, че всички тела в гравитационно поле падат с едно и също ускорение, независимо от тяхната маса или вътрешна структура. Айнщайн го е използвал като основен стълб на своята теория на относителността, но той е бил тестван само върху частици от първото поколение. Измерването върху атом на мюоний ще бъде първият тест на принципа върху частица от второ поколение.

Мюонът е изключително подходящ за този експеримент, тъй като е електрически неутрален, което предотвратява влиянието на странични магнитни полета. Едно от основните предизвикателства е бързото разпадане на мюоните – само за 2,2 микросекунди – и различните скорости, с които са се движели при предишни опити. За да преодолеят това, изследователите от PSI са използвали свръхтечен хелий, охладен до температура близо до абсолютната нула.

Антимюоните, генерирани в ускорителя на PSI, са били изстреляни в тази квантова течност, където са се сблъскали със свободни електрони и са образували атоми на мюоний. Положителният химичен потенциал изтласква атома на мюоний към повърхността, превръщайки се в кинетична енергия и изстрелвайки го вертикално извън течността. Сега учените планират да построят интерферометър, който ще използва вълновите свойства на атома на мюоний, за да открие въздействието на гравитацията. Ако гравитацията действа различно върху екзотичната материя, това би могло да сочи към наличието на пета сила в природата.

По информация на Kaldata.