Антиматерию впервые вывезут за пределы лаборатории
Ученые из ЦЕРНа (Европейской лаборатории физики элементарных частиц) собираются впервые транспортировать антиматерию в другое место. Это крайне сложная задача, так как антиматерия уничтожается при контакте с любой обычной материей, сообщает служба новостей Nature.
Что такое антиматерия?
Антиматерия — это «зеркальное отражение» материи. У нее те же свойства, что и у обычных частиц, но противоположный заряд. Например, антипротон имеет отрицательный заряд, а не положительный, как у обычного протона. Ученые полагают, что антиматерия и материя возникли в равных количествах после Большого взрыва. Однако сегодня во Вселенной мы наблюдаем только материю, что остается одной из главных научных загадок.
ЦЕРН — единственное место в мире, где антиматерия создается в контролируемых условиях. Но ее производство крайне дорого: грамм обходится в триллионы долларов. Для экспериментов физики создают лишь крошечные порции антиматерии, достаточно медленные, чтобы их можно было изучать и транспортировать.
Зачем куда-то вести везти антиматерию?
Антиматерию сложно изучать в месте ее создания из-за внешних помех. Например, электромагнитные поля, шумы и вибрации в ускорителях в ЦЕРН могут снижать точность измерений.
Кроме того некоторые эксперименты требуют взаимодействия антиматерии с редкими нестабильными ядрами, которые распадаются за доли секунды. Такие ядра невозможно переместить к месту хранения антиматерии, нужно доставить антиматерию в лаборатории, где их создают.
Также для изучения антиматерии приглашать всех ученых в ЦЕРН сложно и дорого: исследователям нужно не только оборудование, но и время для проведения собственных экспериментов, а ресурсы одного центра ограничены.
Поэтому команды ученых сейчас работают над двумя разными проектами, связанными с транспортировкой антиматерии: BASE-STEP планирует переместить антипротоны в «тихое» место, где их можно будет изучать без помех, а PUMA хочет доставить антипротоны на другой объект, чтобы исследовать взаимодействие с нестабильными ядрами.
Как перевезти аннигилирующую антиматерию?
Чтобы антиматерия не уничтожала все вокруг, ее удерживают в специальных ловушках с помощью магнитов. Эти магнитные устройства похожие на «бутылки» охлаждаются до -269°C, а внутри поддерживается почти полный вакуум. Такие системы должны быть компактными, чтобы выдерживать вибрации при транспортировке.
Перемещение требует высокой точности. Если антипротоны столкнутся с частицами воздуха или стенками ловушки, они мгновенно уничтожатся. В октябре команда BASE-STEP провела первую репетицию, перевезя обычные вещества успешно, а в декабре PUMA начнет тесты с настоящей антиматерией.
Почему это так важно для науки?
Например, исследователи планируют использовать антиматерию для изучения ядер редких изотопов. Когда антипротон сталкивается с ядром, он уничтожается вместе с протоном или нейтроном, что позволяет наблюдать уникальные процессы. Эти данные помогут лучше понять структуру атомов.
Антиматерия помогает ответить на фундаментальные вопросы: почему во Вселенной преобладает материя? Что произошло после Большого взрыва?
Несмотря на сложность технологии, ученые уверены в безопасности. Даже если вся антиматерия, которую планируют транспортировать, начнет аннигилировать, это выделит энергии не больше, чем удар падающего карандаша.
«Мы пытаемся понять, почему мы существуем. Этот шаг изменит правила игры и даст ответы на многие вопросы», — говорит Барбара Мария Латач, член BASE-STEP из ЦЕРН.
