Физики получили и удержали в ловушке антиматерию
УЖЕ НЕ ФАНТАСТИКА
В романе антивещество получают конкретно в ЦЕРНе - в Швейцарии, хотя на Земле построено не менее десяти подходящих установок. У швейцарских ученых антивещество и воруют злоумышленники. Выносят, чтобы потом выпустить и взорвать.
В 2000 году, когда «Ангелы и демоны» только вышли в свет, в ЦЕРНе как раз был запущен так называемый антипротонный деселератор (Antiproton Decelerator), или накопительное кольцо - устройство, замедляющее антипротоны.
С помощью кольца в 2002 году физики впервые добыли ощутимое количество антивещества - примерно 50 тысяч атомов антиводорода. Добыли, но не наловили. Все полученное антивещество мгновенно самоуничтожалось - аннигилировало, взаимодействуя с нормальным - нашим - веществом.
Ныне же физикам, участвовавшим в эксперименте ALPHA (Antihydrogen Laser Physics Apparatus), удалось еще и собрать полученные атомы антиводорода в хитрую ловушку - так называемую магнитную бутылку.
В ловушку поместил «свое» антивещество и Дэн Браун. Но сильно ошибся в размерах. У писателя она переносная. Реальное же приспособление для хранения антиводорода весит несколько тонн. И тем не менее автор «Ангелов и демонов» по большому счету предугадал научную тенденцию.
НЕРАВЕНСТВО ВСЕЛЕНСКОГО МАСШТАБА
По теории у каждой материальной частицы во Вселенной есть двойник - античастица. Она такая же по массе, но другого заряда. «Нормальная» материя состоит из «положительных» протонов, нейтронов и «отрицательных» электронов. Антиматерия - из «отрицательных» антипротонов, антинейтронов (с противоположным магнитным моментом) и «положительных» позитронов.
Образно говоря, частицы и античастицы, материя и антиматерия равны перед Богом. То есть в момент рождения Вселенной в результате Большого взрыва или чего-то там еще вещества и антивещества должно было бы образоваться поровну. Но по какой-то невероятно загадочной причине возник перекос. По-научному его называют «барионная асимметрия».
В результате непонятных пока процессов случилось так, что вещество есть - оно кругом, а антивещества не видно. И надо сильно постараться, чтобы его добыть.
Причину возникновения асимметрии ищут. В том числе и с помощью экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАК), в которых воспроизводят условия, существовавшие в первые мгновения жизни Вселенной. Ведь, по одной из гипотез, вещество взяло верх над антивеществом то ли в сам момент Большого взрыва, то ли почти мгновенно после него.
С другой стороны, нет абсолютной уверенности в том, что вещество доминирует везде. Во всех уголках Вселенной. И может быть, где-то существуют так называемые антимиры.
|
АНТИМАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Чтобы попытаться понять, как и почему образовался наш материальный мир, нужно познать структуру антивещества. Посмотреть, не отличается ли оно хоть чем-нибудь. Нужно определить его свойства. Антиводород, наконец-то пойманный в ловушку, впервые позволяет подступиться к подобным исследованиям.
Атомы антиводорода были синтезированы в результате взаимодействия антипротонов из деселератора и позитронов, которые излучал радиоактивный изотоп натрия. Они получились электрически нейтральными. Но слабыми магнитными свойствами все же обладали. Это и позволило наловить чуть-чуть атомов антиводорода в ловушку, внутри которой было создано весьма сложно магнитное поле. И созданы условия, при которых антивещество было изолировано от вещества - стенок ловушки.
В процессе экспериментов (335 попыток) физики задействовали 10 миллионов антипротонов и 700 миллионов позитронов. Почти все образовавшиеся атомы антиводорода были столь быстры и энергичны, что улетели и аннигилировали. Но 38 штук все же удалось поймать. Они «застряли» в магнитной ловушке, словно мухи в паутине.
- У нас пока невысокая эффективность, - пошутил спикер эксперимента ALPHA Джеффри Хангст (Jeffrey Hangst) из датского Университета Орхуса (Aarhus University). - Мы производим гораздо больше антиводорода, чем можем удержать.
Антивещество продержалось в ловушке десятые доли секунды - достаточно, чтобы начать его исследовать. Но это задачи ближайшего будущего.
НИЧЕГО ДОРОЖЕ В МИРЕ НЕТ
Антиматерия - самая дорогая субстанция на Земле. Уж очень накладно ее получать. Один грамм позитронов стоит 25 миллиардов долларов.
В 2002 году грамм антиводорода оценивался в 62 триллиона долларов. Ныне в силу совершенствования технологии подешевел - «идет» по 10 триллионов.
Но антивещество не только баснословно дорогое, но и невероятно ценное. Ведь оно - лучший во Вселенной источник энергии. При аннигиляции в нее - энергию - переходит вся масса.
Взрыв с участием всего четверти грамма антивещества будет сравним с хиросимским.
Килограмм антиматерии, аннигилируя с обычным веществом, дал бы энергии в 10 миллиардов раз больше, чем килограмм тротила.
По расчетам НАСА, «горючее» из антиводорода смогло бы разогнать корабль весом 100 тонн до 100 тысяч километров в секунду. Это треть скорости света. И возможность долететь до ближайшей звезды - альфы Центавра - за 12 лет. Кстати, там, где Джеймс Кэмерон поместил Пандору в фильме «Аватар», действительно может находиться планета, пригодная для жизни. Так по крайней мере считают астрономы из Гарвард-Смитсонианского астрофизического центра.
У Дэна Брауна в «Ангелах и демонах» украденная ловушка содержала четверть грамма антивещества. Пока, увы, наработать такое количество нереально. При нынешних технологиях понадобятся миллионы лет.
