Антивещество - не пятачок - пучок!

Редкостный двойник — или нет?

Ученые из Европейского центра ядерных исследований (CERN) впервые произвели транспортировку пучка античастиц. Разработанная технология позволит получать атомы антивещества и раскрыть загадку его редкости.

Напомним, что антивещество — это форма материи, очень похожая на обыкновенное вещество, но с противоположными зарядами и обладающее способностью взаимоуничтожаться (аннигилировать) при контакте с обыкновенным веществом. В этом и состоит основная трудность исследования антивещества: какая бутылка сможет удержать его, если оно агрессивно взаимодействует с любыми стенками, выделяя огромную энергию и испуская жесткую радиацию? Только магнитная бутылка, то есть специальная ловушка на основе магнитных полей.

Один из безответных вопросов физики состоит в том, почему же антивещество — такая редкость? Ведь согласно существующей теории, при рождении Вселенной должны были образоваться равные количества вещества и антивещества. Объяснить вездесущесть вещества и редкость антивещества можно только тонким, неуловимым различием в их свойствах, и обнаружив это различие, физики смогут скорректировать свои теории, чтобы точнее познавать реальный мир.

Движение пучком

Физики из CERN давно научились получать крошечные количества простейшего антивещества — антиводорода. С помощью уникальной установки они замедляют ядра антиводорода — отрицательно заряженные антипротоны — и снабжают их позитронами, аналогами электронов. Особое оборудование позволяло исследователям удерживать антиводород от аннигиляции со стенками камеры до тысячи секунд. Но перед ними стояла одна проблема: антивещество до сих пор было совершенно нетранспортабельным, и извлечь его из магнитной ловушки для спектроскопического исследования было абсолютно невозможно: он аннигилировал с посторонними атомами.

Теперь эта проблема решена. Группа ученых ASACUSA разработала способ транспортировки антиводорода в виде пучка атомов. С помощью этой технологии его можно исследовать вне магнитной ловушки, мешающей многим измерительным приборам. Каким же образом можно заставить двигаться нейтральный атом, невосприимчивый к электрическим полям? Японский физик Ясунори Ямазаки, руководивший проектом, объясняет: надо всего лишь создать атомы изначально движущимися. Соединяя движущиеся антипротоны и позитроны, получают пучок атомов, движущийся с достаточной скоростью, чтобы его можно было исследовать на расстоянии почти трех метров от ловушки. Точные исследования антиводорода позволят дотошно сравнить его с водородом, выявить наличие или отсутствие разницы в свойствах и, возможно, дать ответ на один из наиболее животрепещущих вопросов современной физики.

Нет предела совершенству

Исследования продолжатся и дадут более обстоятельные и подробные результаты. Следующей целью станет получение результатов спектрографического исследования антиводорода, о котором говорилось выше. Этой цели физики планируют достигнуть к концу этого года. Это будет на сегодняшний день наиболее глубокое исследование в области сравнения свойств вещества и антивещества.

Но и это будет только первым шагом. Полученный учеными пучок — не оптимальный для различных других исследований. Улучшив кинетические характеристики изначальных частиц, физики-ядерщики смогут добиться более удобных показателей количества и скорости атомов антивещества. Это нужно для того, чтобы подробно изучить свойства этих экзотических атомов в области квантовой механики.