Фото: JustVector/Envato
Впервые в истории учёным удалось безопасно перевезти антипротоны из лаборатории на дорогу. В тщательно контролируемом четырёхчасовом эксперименте около 100 редчайших частиц Вселенной преодолели путь на грузовике в специальном контейнере. И хотя расстояние было небольшим, этот шаг может навсегда изменить подход к изучению антиматерии.
Для многих имя «ЦЕРН» и слово «антиматерия» неразрывно связаны с бестселлером Дэна Брауна «Ангелы и демоны» . В романе, который позже был экранизирован, злоумышленники похищают из секретной лаборатории в Женеве 250 миллиграммов антивещества, чтобы уничтожить Ватикан. В книге используется магнитная «ловушка» для хранения частиц — устройство, которое, как ни удивительно, имеет вполне реальный прототип.
Физики ЦЕРНа, включая Рольфа Ландуа (который, по слухам, вдохновил Брауна на создание одного из персонажей), долгое время с улыбкой комментировали эти фантазии.
«В книге 0,5 грамма антиматерии создают взрыв мощностью 22 килотонны, сравнимый с бомбой, сброшенной на Хиросиму. С точки зрения физики это правда, — признавал Ландуа. — Но чтобы произвести такое количество, в современных условиях понадобится около миллиарда лет».
Однако недавний эксперимент показывает: сама идея транспортировки антивещества, описанная в романе, перестала быть чистой фантастикой.
Антипротоны — капризный груз. Стоит им соприкоснуться с обычной материей, как они аннигилируют, превращаясь в энергию. Поэтому для перевозки был сконструирован специальный куб диаметром около метра — «переносимая антипротонная ловушка» (Portable Antiproton Trap). Внутри царит вакуум, а сверхпроводящие магниты охлаждены до температуры -269 градусов Цельсия. Эти магниты создают поле, которое буквально подвешивает частицы в воздухе, не позволяя им коснуться стенок .
«Технология запирает антипротоны в ультрахолодном вакууме, подвешенных мощными электрическими и магнитными полями. Это буквально не даёт им касаться стенок контейнера», — объясняет профессор Алан Барр из Оксфордского университета.
Задача эксперимента, получившего название PUMA (антиПротонная ловушка для Unstable Matter Annihilation), состояла в том, чтобы доказать: частицы могут выжить вне контролируемой лабораторной среды. Грузовик с ловушкой проехал по дорогам Швейцарии и Франции, и антипротоны успешно пережили путешествие.
Ответ на этот вопрос лежит в одной из величайших загадок современной физики. Согласно теории Большого взрыва, в момент рождения Вселенной материи и антиматерии должно было образоваться поровну. Однако сегодня мы видим вокруг себя только материю. Куда исчезла антиматерия? Почему Вселенная выглядит именно так?
«Антиматерия — одна из самых больших загадок в науке. Она очень редка, поэтому мы не смогли подробно её изучить. Но именно в ней есть ключи к нашему пониманию того, почему Вселенная такая», — говорит физик-частиц профессор Тара Ширс из Ливерпульского университета.
Проблема в том, что ЦЕРН, где производят антипротоны, — это «шумное» место. Мощные магниты Большого адронного коллайдера создают помехи, которые искажают результаты точных измерений. Учёные хотят перевезти антипротоны в более спокойное место, например, в Университет Генриха Гейне в Дюссельдорфе, который считается одним из лучших центров для прецизионного изучения этих частиц.
Дорога до Дюссельдорфа занимает около восьми часов. Нынешняя версия ловушки может удерживать частицы без подзарядки максимум четыре часа . Сейчас перед инженерами стоит задача увеличить время автономной работы устройства.
«Этот транспорт является доказательством принципа. Это показывает, что в будущем мы сможем регулярно выполнять эти перемещения и подробно изучать антиматерию», — отмечает профессор Барр.
Учёные подчёркивают: они занимаются фундаментальной наукой, пытаясь понять устройство мироздания. Однако история физики знает множество примеров, когда фундаментальные исследования неожиданно находили практическое применение. Уже сегодня обсуждается использование антиматерии в медицине для борьбы с раком.