Антиматерия звучит как научная фантастика, но она вполне реальна. Позитрон – возможно, самая известная частица антиматерии – был открыт почти 100 лет назад и является формой антиматерии электрона. До 1950-х годов антипротоны производились в реальной жизни путём сбивания протонов вместе на высоких скоростях.
Недавно исследовательская группа из Китая использовала нью-йоркский релятивистский коллайдер тяжелых ионов — машину, которая ускоряет частицы и разбивает их вместе, чтобы воссоздать условия, близкие к Большому взрыву, и разделить частицы на материю и антиматерию — чтобы выявить гиперядро антиматерии. . Новое исследование сейчас опубликовано в рецензируемом журнале Nature.
Это открытие содержит один антипротон, два антинейтрона и один антилямбда-гиперон — все они вылетают из-за сильного столкновения, разбивающего материю и антиматерию.
Но, чтобы понять, что все это означает, нам нужно объяснить основы.
Античастицы – это, грубо говоря, задержка неизбежного. Когда на частицу действует сила, она должна уничтожить ее. Вместо этого образуется античастица, и они разлетаются на крошечную наночастицу секунды. Поскольку у них противоположные заряды, частица и античастица снова склеиваются, и тогда все это аннигилируется (самоуничтожается).
Весь процесс занимает такое мизерное количество времени и требует такой чрезвычайной энергии для воспроизведения в коллайдере, что сделать что-то большее, чем одна античастица, очень, очень тяжело.
Но невозможно. В течение многих лет ученые создали несколько пар частица-античастица, и эта команда нацелилась на создание тяжелейшей частицы антиматерии с использованием одной конкретной частицы: гиперводорода.
Гиперводород — это ядро ??водорода, имеющее дополнительную частицу, называемую лямбда-гипероном, которая принадлежит к тому же семейству, что и протоны и нейтроны, но имеет другое расположение составляющих кварков. Античастица Лямбда-гиперона, анти-лямбда-гиперон, является нестабильной и вызывает очень быстрый распад антиядра.
Однако прежде чем это произойдет, именно антиядро образует сердцевину зеркального отражения античастиц гиперводорода-антигиперводорода. Фактически, в данном случае это было ядро ??антигиперводорода-4, являющегося своего рода изотопом, содержащим четыре античастицы.
«После анализа экспериментальных данных о примерно 6,6 миллиардах событий столкновения тяжелых ионов, — пояснил У Цзюньлинь, работавший над проектом докторант в заявлении IMP, — мы реконструировали антигиперводород-4 по продуктам его распада и определили сигнал около 16 антигиперводорода-4 ». Другими словами, антиизотоп распадается так быстро, что его химическая и физическая подпись фактически состоит из оставшихся кусочков, а не самого антиизотопа, включая антигелий.
Изучение антиматерии является частью космологии и астрофизики, поскольку эти реакции происходили естественным путем в очень молодой Вселенной и все еще происходят в определенных экзотических условиях вокруг космоса. Но антиматерия также способствует тестированию излучения позитронов или ПЭТ-сканированию — запас позитронов в теле реагирует с электронами и производит измеряемые и используемые гамма-лучи для определения того, насколько хорошо работают процессы в организме.
Такое применение дает нам еще больше оснований продолжать пытаться понять антиматерию. И сейчас мы почти не понимаем этого. На базовом уровне мы не понимаем, как — если материя и антиматерия генерируются и разбрасываются одинаково — во наблюдаемой вселенной так много материи и так мало антиматерии. Куда девалась вся антиматерия? Подобно другим вопросам науки, поиск этого ответа, вероятно, может занять много поколений ученых.
По материалам: Popular mechanics
