Компьюлента. 20 сентября 2002 года, 11:42

Ученые, работающие в европейском центре ядерных исследований CERN, объявили о новом достижении в области исследования антиматерии. В рамках программы ATHENA физикам-ядерщикам удалось получить около 50000 атомов антиводорода. Этого, по словам, достаточно для проверки истинности так называемой стандартной физической модели.

Согласно этой модели, частица и античастица эквивалентны как зеркальные отражения друг друга. В основе этой модели лежит положение о CPT-инвариантности, то есть инвариантности заряда (charge), четности (parity) и времени (time). Это означает, что если взять материю и одновременно изменить на противоположные заряды всех ее частиц, их четность и направление течения времени, то такая антиматерия будет подчиняться тем же физическим законам, что и исходная материя.

Проверить это положение стандартной модели до последнего времени не удавалось, поскольку в распоряжении ученых не было достаточного количества антиматерии. До сих пор антиводород получался лишь в виде отдельных атомов.

Антиводород представляет собой зеркальный аналог водорода. Если в атоме водорода вокруг ядра, состоящего из одного положительно заряженного протона вращается отрицательно заряженный электрон, то в антиводороде ядром является отрицательно заряженный антипротон, вокруг которого вращается положительно заряженный позитрон. Необходимо отметить, что материя и антиматерия взаимно несовместимы. При столкновении частицы-антиподы аннигилируют с выделением энергии и особых частиц, называемых пионами.

Однако на сей раз специалистам CERN удалось получить весьма значительное количество антиматерии - по меньшей мере, 50000 атомов антиводорода. Этого количества вполне может хватить для изучения свойств антиматерии, например, для изучения спектра поглощения антиводорода. Согласно теории, он должен быть таким же, как и у обычного водорода. Если же теоретические положения не подтвердятся, необходимо будет вносить коррективы в самые фундаментальные основы современной физики.

Впрочем, если отклонения от стандартной модели обнаружатся, они смогут подсказать решения ряда серьезных проблем. Например, согласно теории образования Вселенной, во время Большого взрыва образовалось одинаковое количество материи и антиматерии. Сейчас же в наблюдаемой части Вселенной преобладает обычная материя, а куда пропала большая часть антиматерии, неизвестно. Возможно, это объясняется как раз различием свойств частиц и античастиц.

Для получения антиводорода специалисты, реализующие проект ATHENA, использовали весьма сложную методику. В начале они отдельно синтезировали антипротоны и позитроны. Первые получаются в результате бомбардировки некоторых атомов протонами в ускорителе элементарных частиц, а позитроны присутствуют в продуктах распада некоторых радиоактивных материалов.

Затем антипротоны и позитроны смешивались в специальной магнитной ловушке. Образующиеся электронейтральные атомы покидали магнитную ловушку и, сталкиваясь со стенками, аннигилировали. По количеству образующихся при этом пионов, ученые смогли оценить количество полученных атомов антиводорода.

Впрочем, некоторые ученые скептически отнеслись к результатам ATHENA. Например, Джеральд Гейбриелс представитель другой работающей в CERN научной группы, ATRAP, заявил, что предъявленные доказательства получения антиводорода небесспорны. По словам Гейбриелса одновременная аннигиляция антипротона и позитрона, которую фиксировали ученые ATHENA, еще не означает, что атомы антиводорода действительно образовались. В настоящее время ATRAP также работает над получением больших количеств антиматерии для подробного изучения ее свойств.