Андрей Ваганов Антиматерия, антимиры, антивещество┘ Эти понятия были главной "убойной силой" нескольких поколений писателей-фантастов. Но вот, похоже, и для антиматерии, этой священной коровы научпопа, настало время превратиться в банальную экспериментальную рутину физических лабораторий.
Как стало известно, в ходе экспериментов на ускорителе элементарных частиц сотрудники Европейского центра ядерных исследований (CERN) в Женеве смогли получить аж более 50 тысяч атомов антиводорода! Много это или мало? Судите сами: 3 миллиграммов антивещества, используемого в качестве ракетного топлива, хватит для полета межпланетного корабля на Марс.
Впервые существование античастиц было предсказано в 1930 г. английским физиком Полем Дираком. В 1932 г. в космических лучах были обнаружены положительно заряженные антиэлектроны (позитроны). В 1955 г. на ускорителе в Беркли (США) получены и антипротоны. В 1969 г. советские физики на ускорителе Института физики высоких энергий в г. Протвино открыли ядра антигелия-3. В начале 1994 года в том же CERN группа японских физиков синтезировала некую промежуточную субстанцию - достаточно устойчивый гибрид вещества и антивещества, в котором вокруг атомного ядра вращались один электрон и один протон. Через два года, и опять в CERN, было синтезировано уже полноценное антивещество - 9 атомов антиводорода. (В этом атоме вокруг ядра, антипротона, вращается антиэлектрон - позитрон.) И просуществовали эти 9 атомов время, по сравнению с которым мгновение ока - вечность.
И вот - десятки тысяч атомов антивещества! Это уже кое-что┘
В эксперименте для производства атомов антиводорода антипротоны получали путем бомбардировки мишени потоком протонов, разогнанных в ускорителе, а позитроны излучались радиоактивным источником. Оба потока античастиц попадали в специальные электромагнитные ловушки и подавались навстречу друг другу. В результате столкновений и рождались нужного типа атомы вместе с некоторым количеством нейтральной плазмы. Правда, время существования антивещества серьезно ограничено присутствием обычного вещества, с которым оно немедленно аннигилирует, или, попросту говоря, взрывается при взаимодействии. При этом все вещество полностью обращается в радиацию, выделяя огромное количество энергии: аннигиляция 1 (одного) грамма вещества с антивеществом эквивалентно взрыву атомной бомбы мощностью в 10 килотонн.
Недаром еще в 1996-м году академик Виталий Гольданский заметил по поводу экспериментов в CERN: "Проблема не в том, чтобы создавать антиатомы, а в том, чтобы их удерживать от взаимодействия с обычным веществом, чтобы не произошло аннигиляции. Поэтому наибольший интерес представляет не само по себе существование такого образования, как антиатом водорода, а постановка эксперимента по его получению".
И все же у физиков теперь появилась надежда разрешить одну из фундаментальных проблем космологии. Дело в том, что в момент рождения нашей Вселенной, 18 млрд. лет назад, было поровну вещества и антивещества. А вот сейчас мы имеем, по крайней мере в наблюдаемой Вселенной, полное преобладание вещества и какие-то "крохи" антивещества.
"Антивещества действительно крохи, - прокомментировал ситуацию в беседе с корреспондентом "НГ" академик, главный научный сотрудник Отдела теоретической физики Института ядерных исследований РАН Валерий Рубаков. - А в ранней Вселенной примерно на 10 миллиардов частиц и античастиц приходилась одна лишняя частица. Есть один из законов сохранения, который очень существенен для нашей с вами жизни - закон сохранения барионного числа. Каждой частице - протону, нейтрону - приписывается барионное число: протон - "единица", нейтрон - "единица", античастица - "минус единица". Во всех сегодняшних экспериментах сумма всех барионных чисел точно сохраняется. Это обеспечивает стабильность протонов. Протон живет очень долго; если он вообще распадается, то он живет дольше чем 10 в степени 33 лет - это много больше времени жизни Вселенной. Но тот факт, что мы сегодня имеем больше вещества, чем антивещества, говорит о том, что на самом деле барионное число не сохраняется. Хотя экспериментально это не обнаружено. Но Вселенная, в которой мы живем, - единственное место, где виден результат этого явного нарушения. И объяснить, описать появление барионной асимметрии - очень интересная задача".
Однако получение заметного количества антивещества может помочь при проверке правильности созданной учеными теоретической модели материи, включающей элементарные частицы и силы, - так называемой Стандартной модели. Не случайно сотрудник CERN Джеффри Хангст заявил, что, в случае если антиводород не будет вести себя так же, как нормальные частицы водорода, "учебники придется переписать".
