Kaip skristi į Marsą per mėnesį? Norėdami tai padaryti, turite suteikti erdvėlaiviui gerą postūmį. Deja, geriausias žmogui prieinamas kuras - branduolinė jėga suteikia specifinį 3000 sekundžių impulsą, o skrydis tęsiasi daugelį mėnesių. Ar po ranka nėra ko nors energingesnio? Teoriškai yra: termobranduolinė sintezė; tai suteikia šimtų tūkstančių sekundžių impulsą, o antimaterijos panaudojimas suteiks milijonų sekundžių impulsą.
Antimaterijos branduoliai yra sudaryti iš antinukleonų, o išorinį apvalkalą sudaro pozitronai. Dėl stiprios sąveikos, susijusios su krūvio konjugacija, invariancijos (C-invariancija), prieštankinių branduolių masė ir energijos spektras yra toks pat kaip branduolių, susidedančių iš atitinkamų branduolių, o antimaterijos ir medžiagos atomai turi turėti identišką struktūrą ir chemines savybes, turėdami vieną HO, objekto susidūrimą., susidedantis iš materijos, su antimaterijos objektu, sunaikina į jų sudėtį įeinančias daleles ir antidaleles.
- „Salik.biz“
Panaikinus lėtus elektronus ir pozitronus, susidaro gama kvantai, o lėtiems nukleonams ir antinukleonams sunaikinti susidaro keli pi-mezonai. Dėl vėlesnių mezonų irimo susidaro kieta gama spinduliuotė, kurios gama kvantų energija yra didesnė kaip 70 MeV.
Antielektronus (pozitronus) numatė P. Diracas, o po to „dušuose“eksperimentiškai juos aptiko P. Andersonas, kuris tuo metu net nežinojo apie Dirako numatymą. Šis atradimas buvo apdovanotas Nobelio fizikos premija 1936 m. Antiproton buvo aptiktas 1955 m. Bevatron mieste Berkeley, kuriai taip pat buvo paskirta Nobelio premija. 1960 m. Ten buvo rastas antineutronas. Užsakius Serpukhovo greitintuvą, mūsų fizikams taip pat pavyko tam tikrais būdais žengti į priekį - 1969 m. Ten buvo aptikti antihelio branduoliai. Bet antimedžiagos atomų nepavyko gauti. Tiesą sakant, per visą egzistavimą greitintuvais antidalelių buvo gauta nereikšmingų kiekių - visiems per metus CERN susintetintiems antiprotonams pakaks, kad kelias sekundes veiktų viena elektros lemputė.
Pirmoji žinia apie devynių antimedžiagos - antihidroatomo atomų sintezę vykdant ATRAP projektą (CERN) pasirodė 1995 m. Esant maždaug 40 ns, šie pavieniai atomai mirė, išleisdami nustatytą radiacijos kiekį (kuris buvo užfiksuotas). Tikslai buvo aiškūs ir pateisino pastangas, uždaviniai buvo nustatyti, o 1997 m. Netoli Ženevos, tarptautinės finansinės paramos dėka, CERN pradėjo statyti deseleratorių (neversime jo versti su „inhibitoriaus“disonansiniu ekvivalentu), kuris leido sulėtinti („atvėsti“) antiprotonus atgal dešimt milijonų kartų per 1995 m. Šis prietaisas, vadinamas Antiproton Moderator (AD), pradėjo veikti 2002 m. Vasario mėn.
Sąranką, kai antiprotonai palieka lėtėjantį žiedą, sudaro keturios pagrindinės dalys: spąstai antiprotonų gaudymui, pozitronų kaupimo žiedas, maišymo gaudyklė ir antihidrogeno detektorius. Antiprotono srautas pirmiausia sulėtėja mikrobangų spinduliuote, po to aušinamas dėl šilumos mainų su mažai energijos gaunančių elektronų srautu, po kurio jis patenka į spąstus - maišytuvą, kur jo temperatūra yra 15 K. Positronų kaupimo įtaisas iš eilės sulėtėja, fiksuoja ir kaupia pozitronus iš radioaktyvaus šaltinio; maždaug pusė jų patenka į maišymo spąstus, kur papildomai aušinami sinchrotrono spinduliuote. Visa tai būtina norint žymiai padidinti antihidrogenų atomų susidarymo tikimybę.
„Antiproton“moderatoriuje prasidėjo sunki dviejų mokslininkų grupių, ATHENA eksperimentų dalyvių (39 mokslininkai iš įvairių pasaulio šalių) ir ATRAP, konkurencija.
Žurnale „Nature 2002“, 419 psl., 439, ten pat, 456 psl.), Paskelbtame 2002 m. Spalio 3 d., ATHENA eksperimentas teigė, kad jiems pavyko pagaminti 50 000 antimaterijos atomų - antihidriną. Antimedžiagos atomų buvimas buvo užfiksuotas jų sunaikinimo metu. Tai patvirtina dviejų kietų kvantų, susidariusių sunaikinant elektroną-pozitroną, pėdsakai viename taške ir pionių pėdsakai, susidarę sunaikinus antiprotoną ir protoną. Buvo gautas pirmasis antimaterijos „portretas“(nuotrauka pradžioje) - iš tokių taškų sintezuotas kompiuterinis vaizdas. Kadangi buvo sunaikinti tik tie atomai, kurie „išslydo“iš spąstų (ir jų buvo patikimai suskaičiuota tik 130), paskelbti 50 000 antihidro atomų sukuria tik nematomą „portreto“foną.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Problema ta, kad antivandenilio sunaikinimas buvo užfiksuotas atsižvelgiant į bendrą stipresnį pozitronų ir antiprotonų sunaikinimo foną. Natūralu, kad tai sukėlė sveiką kolegų skeptiką iš gretimo konkuruojančio projekto ATRAP. Jie, savo ruožtu, tame pačiame objekte susintetinę antihidrogeną, galėjo įregistruoti antihidrogeno atomus sudėtingų magnetinių spąstų pagalba be jokio foninio signalo. Eksperimente suformuoti antivandenilio atomai tapo elektriškai neutralūs ir, skirtingai nei pozitronai ir antiprotonai, galėjo laisvai palikti regioną, kuriame buvo įkrautos dalelės. Jie ten, be jokio pagrindo, buvo įregistruoti.
Manoma, kad spąstuose buvo suformuota maždaug 170 000 antihidrogeno atomų, kaip pranešė tyrėjai straipsnyje, paskelbtame „Physical Review Letters“.
Ir tai jau yra sėkmė. Dabar gauto antigeno kiekio gali pakakti jo savybėms ištirti. Pavyzdžiui, siūloma išmatuoti 1–2 s elektroninio perėjimo dažnį (nuo pagrindinės būsenos iki pirmosios sužadintos būsenos), naudojant antigeno atomus, didelės skiriamosios gebos lazerinės spektroskopijos metodais. (Šio perėjimo į vandenilį dažnis žinomas 1,8 · 10–14 tikslumu - ne veltui vandenilio jungiklis laikomas dažnio standartu.) Pagal teoriją, jie turėtų būti tokie patys kaip įprasto vandenilio. Jei, pavyzdžiui, sugerties spektras pasirodys skirtingas, tuomet turėsite pakoreguoti pagrindinius šiuolaikinės fizikos pamatus.
Tačiau susidomėjimas antimaterija - antimaterija anaiptol nėra grynai teorinė. Antimaterinis variklis gali veikti, pavyzdžiui, taip. Pirmiausia sukuriami du kelių trilijonų antiprotonų debesys, kurie elektromagnetiniais spąstais neleidžia liesti materijos. Tada tarp jų įpurškiama 42 nanogramų kuro dalelė. Tai yra urano-238 kapsulė, kurioje yra deuterio ir helio-3 arba deuterio ir tričio mišinys.
Antiprotonai akimirksniu sunaikinami su urano branduoliais ir juos suskaido į fragmentus. Šie fragmentai kartu su gama kvantomis kaitina kapsulės vidų tiek, kad joje prasideda termobranduolinė reakcija. Jo produktai, turintys milžinišką energiją, dar labiau įsibėgėja magnetinio lauko dėka ir išbėga pro variklio purkštuką, suteikdami erdvėlaiviui negirdėtą trauka.
Kalbant apie skrydį į Marsą per mėnesį, Amerikos fizikai rekomenduoja naudoti kitą technologiją - branduolio dalijimąsi, katalizuojamą antiprotonų. Tuomet visam skrydžiui prireiks 140 nanogramų antiprotonų, neskaičiuojant radioaktyvaus kuro.
Nauji matavimai, atlikti Stanfordo tyrimų centre (Kalifornijoje), kur įrengtas linijinis dalelių greitintuvas, leido mokslininkams padaryti pažangą atsakant į klausimą, kodėl visatoje vyrauja materija, palyginti su antimaterija.
Eksperimento rezultatai patvirtina ankstesnes prielaidas apie šių priešingų subjektų disbalanso raidą. Vis dėlto mokslininkai teigia, kad atlikti tyrimai pateikė daugiau klausimų nei atsakymų: eksperimentai su akceleratoriumi negali visiškai paaiškinti, kodėl kosmose yra tiek daug materijos - milijardai galaktikų, užpildytų žvaigždėmis ir planetomis.
Su akceleratoriumi dirbantys mokslininkai išmatavo parametrą, žinomą kaip dviejų beta sinusų (0,74 plius arba minus 0,07). Šis rodiklis atspindi materijos ir antimaterijos asimetrijos laipsnį.
Dėl didžiojo sprogimo turėjo būti suformuotas toks pats kiekis medžiagos ir antimaterijos, kurios vėliau sunaikino ir nepaliko nieko, išskyrus energiją. Tačiau Visata, kurią stebime, yra neginčijami materijos pergalės prieš antimateriją įrodymai.
Norėdami suprasti, kaip tai gali atsitikti, fizikai išnagrinėjo efektą, vadinamą krūvio lygybės pažeidimu. Norėdami pastebėti šį poveikį, mokslininkai ištyrė B-mezonus ir anti-B-mezonus, daleles, kurių gyvenimo trukmė labai trumpa - trilijonai sekundės sekundžių.
Šių absoliučiai priešingų dalelių elgesio skirtumai parodo materijos ir antimedžiagos skirtumus ir iš dalies paaiškina, kodėl vienos vyrauja prieš kitas. Milijonai B-mezonų ir anti-B-mezonų, reikalingų eksperimentui, buvo suformuoti susidūrus elektronų ir pozitronų pluošto greitintuvui. Pirmieji rezultatai, gauti 2001 m., Akivaizdžiai rodo B-mezonų vienodų mokesčių pažeidimą.
„Tai buvo svarbus atradimas, tačiau vis tiek reikia surinkti daug duomenų, kad būtų galima patvirtinti dviejų beta sinusą kaip pagrindinę kvantinės fizikos konstantą“, - sakė Stewartas Smithas iš Prinstono universiteto. "Nauji rezultatai buvo paskelbti po trejų metų intensyvių 88 milijonų įvykių tyrimų ir analizės."
Nauji matavimai atitinka vadinamąjį „standartinį modelį“, kuris apibūdina elementarias daleles ir jų sąveiką. Patvirtintas kaltinimų lygybės pažeidimo laipsnis nėra pakankamas, kad būtų galima paaiškinti materijos ir antimaterijos disbalansą visatoje.
„Matyt, be mokesčių nevienodumo, nutiko dar kažkas, dėl ko materija vyravo į žvaigždes, planetas ir gyvus organizmus“, - komentavo Merilendo universiteto darbuotojas Hassanas Jawahery. „Ateityje mes galbūt galime suprasti šiuos paslėptus procesus ir atsako į klausimą, kas atvedė Visatą į dabartinę būklę, ir tai bus pats įdomiausias atradimas “.