Logo
Cover

Самые большие загадки космологии связаны с антиматерией, которую, к тому же, трудно изучать — вещество это редкое и трудное для получения в лабораторных условиях. Команда физиков из США, Германии и Швеции разработала относительно простой способ производства антиматерии при помощи двух лазеров, направленных друг на друга. Столкновение двух лучей воспроизводит условия, близкие к тому, что происходит в нейтронной звезде, когда свет преобразуется в вещество и антивещество.

Антиматерия — в точности как обычное вещество, за исключением того, что ее частицы имеют противоположный заряд. Правда, это фундаментальное отличие имеет далеко идущие последствия: если антиматерия и материя встретятся, они уничтожат друг друга с выбросом энергии. Непонятно, почему Вселенная до сих пор не была уничтожена в таком взрыве и куда делось подавляющее большинство антиматерии.

Из-за этого, впрочем, антиматерию трудно изучать. Естественным путем она возникает в экстремальных условиях, например, в результате разряда молнии или рядом с черной дырой и нейтронной звездой, а искусственным образом ее можно получить в Большом адронном коллайдере.

Однако теперь исследователи разработали новый метод получения антиматерии, для которого достаточно небольшой лаборатории. Опытный образец оборудования еще не построен, но расчеты и моделирование показали, что принцип рабочий, пишет New Atlas.

В основе устройства — два мощных лазера, стреляющих лучами по дуге в боковые стороны пластикового блока. Сам блок испещрен крошечными микрометровыми каналами. Когда луч попадает в цель, он ускоряет облако электронов в материале и посылает их в разные стороны, пока они не столкнутся с облаком электронов, движущихся со стороны второго лазера.

От столкновения возникает множество гамма-лучей и, поскольку каналы очень узкие, вероятность столкновения фотонов оказывается выше. Так возникают частицы материи и антиматерии, в частности электроны и позитроны. А магнитные поля вокруг системы фокусируют позитроны в луч антиматерии и ускоряют их до чрезвычайно высоких значений.

«Такие процессы, вероятнее всего, происходят, в числе прочих, в магнитосфере пульсаров, то есть в быстро вращающихся нейтронных звездах, — сказал Алексей Арефьев, автор исследования, из Калифорнийского университета в Сан-Диего. — С помощью нашей новой концепции такие феномены можно будет имитировать в лаборатории, по крайней мере, до определенной степени, что позволит нам лучше их понять».

По словам ученых, новая технология позволяет получать в 100 000 раз больше позитронов, чем один лазер, а необходимая мощность аппаратов не слишком высокая. Луч антиматерии на выходе способен достигать 1 гигаэлектронвольт энергии в пространстве всего 50 микрометров, хотя обычно на это требуются большие ускорители частиц.

В прошлом году ученые ЦЕРН, работающие над экспериментом BASE, разработали новую ловушку для антиматерии, позволяющую безопасно перевозить это непостоянное вещество между разными корпусами. Это поможет физикам открыть фундаментальные загадки Вселенной.