Физики впервые в истории загнали антиматерию в бутылку и провезли ее 8 километров на грузовике, из лаборатории в лабораторию. По словам члена команды ЦЕРН Штефана Ульмера, это историческое событие, поэтому ученые накупили кучу бутылок… нет, не с антиматерией, а с шампанским, и пригласили всех причастных отпраздновать. За медленно следовавшим грузовиком (40 километров в час) следили все, кто находился поблизости: действо снимали на мобильные телефоны, и спешили распространить по соцсетям. Но что на самом деле произошло, как удалось загнать антимир в бутылку (и почему именно в бутылку), и что будет, если рванет? Об этом детально сообщает издание Nature.
АНТИМИР КАК ОН ЕСТЬ
Хотя при слове «антимир» вспоминаются Матрица, параллельные вселенные и прочие чудеса, на самом деле антиматерия выглядит, как наша, за исключением того, что ее частицы противоположны обычным по электрическому и магнитному заряду. Однако, при встрече этих двух материй происходит аннигиляция, то есть превращение всех участников действа в чистую энергию без остатка. Взрыв.
В принципе из антиматерии можно создавать звезды, планеты, человека – все эти творения будут, конечно, со своими внутренними особенностями (например, реакции, производящие звездный свет, будут иметь другие формулы), но в целом вы не заметите подмены.
Более того, антиматерия присутствует «здесь и сейчас» постоянно, только мы ее не видим. Пример: Землю постоянно бомбардируют потоки радиации (так называемые космические лучи). Сталкиваясь с атомами воздуха, они вступают в разнообразные ядерные реакции, в том числе с образованием античастиц. Но такие кирпичики антиматерии нестабильны, и быстро превращаются во что-то другое.
КОСМИЧЕСКАЯ ТАЙНА
По всем астрономическим теориям, при Большом взрыве должно было образоваться равное количество материи и антиматерии. Очевидно, это не так.
Если бы анти- и просто материи в самом деле было поровну, Вселенная взорвалась, аннигилировала еще во младенчестве, и все дела. Если антиматерия каким-то образом «вынесена на окраины», отделена от нашей, мы видели бы горящую стену в космосе, место, где материи жгут друг друга. Выходит, что антиматерии или почти не было, или было так мало, что ее быстро сожгло, на что истрачена ничтожная доля привычной, «нашей» материи.
Несмотря на то, что астрономы ищут (и даже вроде бы находят) антизвезды, то есть звезды, целиком состоящие из антиматерии и светящие за счет нее, железобетонных доказательств, что механизм именно таков, пока немного. Загадка.
АНТИ-ФАБРИКА
Чтобы раскрыть тайны, надо иметь хотя бы немного антиматерии, положить ее «на лабораторный стол», рассмотреть.
Около 30 лет назад под эгидой ЦЕРН (Европейский совет по ядерным исследованиям) создали лабораторию, которую физики между собой называют «Фабрикой антиматерии».
Сделать антиматерию несложно, если у вас есть ускоритель (огромный прибор, который разгоняет элементарные частицы до колоссальных скоростей). На ускорителе в ЦЕРН пучки протонов (ядер водорода) направляют в металлическое препятствие. В результате возникают в том числе антипротоны. Это монстрики с необычными свойствами.
Заряд протона положителен, и иным быть не может. В самом деле, атом водорода состоит из одного протона и одного электрона, который, как мы знаем, заряжен отрицательно. Значит, заряд протона – плюсовой, и по силе равен заряду электрона. Меньшего заряда, чем у протона и электрона, не существует, это элементарная (неделимая) величина.
Но, если протон отрицателен, вокруг него не может вращаться электрон, он просто оттолкнется и улетит. Значит, в таких атомах на орбите вокруг ядер вращаются анти-электроны (позитроны), и мы имеем … антиводород. С ним даже связана теория заговора, будто есть какой-то позитронный ток, который берется не из электростанции, а сам собой, и, кто его найдет, будет править миром. Чушь, конечно. Хотя антиводород в ЦЕРНе все-таки уже создали (но не в промышленных количествах).
Главное, однако, не получить антипротоны, а их удержать. Делается это, как со всякой заряженной частицей, с помощью хитро сконструированных магнитных полей.
МАЛ ЗОЛОТНИК
Итак, антипротон надо захватить и изолировать от обычной материи еще на мишени (внутри ускорителя), иначе он с кем-то встретится и аннигилирует.
Но дальше задача вообще перестает поддаваться пониманию. Захваченный антипротон требуется отнести в некое хранилище, где уже сидят его товарищи, и сковать их с помощью – конечно же, опять магнитных полей.
Мы говорим так, как будто пинцетом носим песчинку. Но тут речь не о песчинке, а об объекте, который не увидишь ни в один микроскоп. Протоны и антипротоны дают о себе знать в особых приборах (ионных камерах), но даже там мы видим не их, а лишь признаки их существования.
Так или иначе, команда это сделала, и поместила аж 92 антипротона в некий бокс, который для простоты назвали «бутылка». Он охлажден до немыслимых 4 градусов Кельвина (почти абсолютный ноль), что позволяет магнитам развить невероятную силу захвата. Именно магнитное поле заставляет антипротоны, не разлетаясь, держаться вместе. И не касаться стенок бокса! Он размером метр на метр, так что до аннигиляции в прямом смысле рукой подать.
МАРШРУТ ВЕКА
Даже из описания понятно, что конструкция громоздкая и, вероятно, хрупкая. А нам надо эти 92 антипротона убрать наконец от ускорителя, где, в силу помех, толком опыт не проведешь, в тихую лабораторию.
Что наконец и случилось: бесценный груз (бесполезно даже считать, сколько «стоит» один антипротон) отвезли по территории ЦЕРНа в лабораторию за 8 километров (территория у ЦЕРН громадная). Со всеми предосторожностями.
Что теперь будет? Исследования, а за ними – публикации в научных журналах. И, конечно, не «завтра». Ученые хотят понять, куда делось антивещество, и как его применить в народном хозяйстве.
Однако, последний вопрос. А вдруг эти 92 антипротона рванут? Воображение рисует коллапс реальности и провал в другое измерение (от ЦЕРНа, где находится и Большой адронный коллайдер, ждут чего-то этакого), Но нет, пишет Nature. 92 антипротона, конечно, взорвутся, но это не миллиарды античастиц, а всего девяносто две. Выделится энергия, эквивалентная одной десятитысячной нажатия пальца на клавишу компьютера.
Выдыхаем. Ведь «фабрика антиматерии» пока не заработала на полную мощность.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
Ловить астероиды и «парковать» их на орбите: космический бильярд защитит планету
За пределами Солнечной системы обнаружены 6 тысяч планет. Жизнь возможна на 45 из них
Комсомолка на MAXималках - читайте наши новости раньше других в канале @truekpru