|
|
Субботний блик науки № 64
Ответ - отрицательный
В начале тридцатых годов прошлого века уроженец Бристоля (Великобритания) Поль Адриен Морис Дирак прилежно экспериментировал с уравнениями Шредингера для электрона и таки получил в результате свое собственное — уравнение Дирака, — вписывающее тот самый электрон (точнее будет сказать, принципы движения сей частицы) в жестковатые условия Теории Относительности. Новое уравнение выглядело хорошо, но изящество весьма портили имевшиеся решения с отрицательной энергией (или отрицательной массой) частицы: такой расклад, казалось, не демонстрировал разумного физического смысла.
Но это только казалось.
Потому как мнимый дефект быстро превратился в жирный бонус. Уже и сам Дирак догадался, что «отрицательные решения» — это неспроста, а весьма важное предсказание: они, решения, соответствуют частице, такой же, как электрон, но заряженной противоположным образом (значит, с положительным зарядом).
С этого предположения Дирака и началась история антивещества.
Ведь уже в одна тысяча девятьсот тридцать втором году Карл Дейвид Андерсон обнаружил в космических лучах доселе неизвестную частицу, точь-в-точь подходящую под «отрицательное решение» уравнения Дирака. Карл Дейвид Андерсон назвал частицу-антиэлектрон — «позитроном». Так появился первый вестник из мира антиматерии. Разумеется, если есть антиэлектрон, то должен быть антипротон, а тут, укладывая антикирпичики один к другому и цементируя их аналогией, уже недалеко и до антивещества. И хотя экспериментально антипротон обнаружили только тридцать три года спустя, о принципиальной возможности существования антивещества физики разговорились сразу. Даже сам Дирак рассказывал об антимирах, антизвездах и антипланетах.
Впрочем, каких-то антимиров, да и вообще сколь-нибудь заметного присутствия антивещества в окружающем пространстве, пока обнаружить не удалось. Оно, может, и к лучшему, ибо, как (по вине разнообразных фантастов) почти всем известно, при встрече с соответствующими частицами античастицы аннигилируют, «разрушаясь» с огромным выбросом энергии. Упади на Землю небольшой антиастероид — и некому стало бы рассуждать о причинах такой неожиданной несимметричности распределения вещества по классам «нормальный» и «анти».
А раз антивещество из космоса не прилетает, то его приходится синтезировать на Земле. Чем и занимаются долгие годы. Позитроны получать относительно просто, антипротоны тоже научились производить в миллиардных количествах, используя специальные ускорители частиц. Казалось бы, все что нужно — под рукой, но по причине множества технологических (да и теоретических) сложностей первый антиатом водорода получили только в одна тысяча девятьсот девяносто пятом году, в CERNе. Этот атом с момента создания несся с околосветовой скоростью — издержки технологии — и благополучно сгинул «с глаз исследователей» через миллионные доли секунды. Накапливать ценное антивещество не получилось. Но история его получения шагнула в новую эпоху.
Проблема с антивеществом как предметом исследования в том, что его очень сложно складировать. Это не гранит, не поташ и даже не сухой лед: шерстяной варежкой не удержишь — аннигилирует. И если, к примеру, составные части антиатомов — антипротоны и позитроны, даже хорошо разогнанные, благодаря наличию у них электрического заряда, удается удерживать электрическим же полем (гоняя по кругу), то со свежеполученными антиатомами — проблема: они электрически нейтральны, стандартная ловушка не работает. Собрать эти взрывоопасные крупицы удается только в «магнитных» ловушках, предварительно охладив получившийся антиводород до очень низкой температуры.
Решить, но не полностью, все эти сложные задачи и получить, условно говоря, осмысленные количества антиводорода (сотни тысяч атомов) удалось только три года назад (проекты ATHENA, Antihydrogen Trap Collaboration). Сейчас технологию совершенствуют, и просят финансирования, потому как антивещество нужно уже хотя бы и для выяснения причин, по которым его нет в достаточном для «наивной симметрии» количестве.
Как теперь ясно, запасы антивещества на Земле невелики, атомы антиводорода можно пересчитать с помощью компьютера малой мощности. Правда, помимо антиводорода синтезировали немного антидейтерия, ну и всякие хитрые сочетания, например «антипротонный гелий» — экзотический атом, где вокруг ядря гелия вращаются позитрон и антипротон. Но это тоже — единичные количества. Синтез же более тяжелых, чем водород, антиэлементов представляется физикам весьма затруднительным.
И вот по причине чрезвычайной сложности синтеза, когда для получения одного антиатома затрачивается энергия, куда как большая, чем при аннигиляции последнего может выделиться, перспектив по использованию синтетического антивещества в качестве топлива — никаких. Да и привезти антиастероид, для распиливания, тоже — неоткуда.
Зато есть проекты по сбору межзвездных антипротонов, но это уже совсем фантастика, в духе антимиров Дирака.
15.10.2005
Теги: космос
физика
|
Ваш отзыв автору
|
|
|
