Физики нашли ключ к созданию и сдерживанию антиматерии
Физикам Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) удалось создать и удержать в течение продолжительного времени антиматерию, что может помочь им разгадать одну из самых больших тайн в науке.
Им удалось воспроизвести в вакууме 38 атомов антиводорода, некоторые из которых просуществовали одну десятую долю секунды, что дало ученым достаточную почву для их изучения.
Антивещество — материя, состоящая из античастиц. По современным представлениям, силы, определяющие структуры материи (сильное взаимодействие, образующее ядра, и электромагнитное взаимодействие, образующее атомы и молекулы) совершенно одинаковы как для частиц, так и для античастиц. Это означает, что структура антивещества должна быть идентична структуре обычного вещества.
Отличие вещества и антивещества возможно только за счёт слабого взаимодействия, однако при обычных температурах слабые эффекты пренебрежимо малы.
Первым объектом, целиком составленным из античастиц, был синтезированный в 1965 году анти-дейтрон; затем были получены и более тяжёлые антиядра. В 1995 году в ЦЕРНе был синтезирован атом антиводорода, состоящий из позитрона и антипротона. В последние годы антиводород был получен в значительных количествах и было начато детальное изучение его свойств.
При взаимодействии вещества и антивещества их масса превращается в энергию. Такую реакцию называют аннигиляцией. Антивещество — лидер среди известных веществ по плотности энергии. Подсчитано, что при вступлении во взаимодействие 1 кг антиматерии и 1 кг материи выделится приблизительно 1,8×1017 джоулей энергии, что эквивалентно энергии выделяемой при взрыве 42,96 мегатонн тротила. Самое мощное ядерное устройство из когда-либо взрывавшихся на планете, «Царь-бомба» (вес ~ 20 т), соответствовало 57 мегатоннам. Следует отметить, что порядка 50 % энергии, выделившейся при аннигиляции (реакции пары нуклон-антинуклон), выделяется в форме нейтрино, которые практически не взаимодействуют с веществом.
«Мы в восторге. Это пять лет тяжелой работы», — признал руководитель эксперимента «Альфа» Джеффри Хангст. Теперь физики намерены получить больше атомов антивещества и удержать их в устойчивом состоянии еще дальше.
«Мы хотели бы понять, есть ли какое-либо различие, которое нам пока неизвестно, между веществом и антивеществом, — сказал Хангст. — Это различие может быть более фундаментальным, чем принято считать сейчас и связанным с тем, что происходило в первые микросекунды после Большого взрыва».
Антивещество – самая дорогая субстанция на Земле, по оценкам НАСА 2006 года, производство миллиграмма позитронов стоило примерно 25 миллионов долларов США. По оценке 1999 года, один грамм антиводорода стоил 62. 5 триллиона долларов. По оценке ЦЕРН 2001 года, производство миллиардной доли грамма антивещества (объем, использованный ЦЕРН в столкновениях частиц и античастиц в течение десяти лет) стоило несколько сотен миллионов швейцарских франков.
699Читайте нас в Facebook
