Антиматерия: что это, где находится, история изучения, теоретическое обоснование

Эксперимент Tokai to Kamioka

Результаты эксперимента под названием Tokai to Kamioka (T2K) показали, что существует 95% вероятность того, что нейтрино распадаются на неравномерную долю материи и антиматерии.

В ходе эксперимента ученые наблюдали нейтрино, когда те проносились 295 километров под землей и меняли свой сорт – это своеобразная способность нейтрино, называемая нейтринной осцилляцией. Подземный детектор в лаборатории города Камиока в Японии представляет собой резервуар, заполненный 55 000 тоннами чистой воды. Когда нейтрино взаимодействует с нейтроном в резервуаре, в результате может родиться мюон (неустойчивые элементарные частицы с отрицательным электрическим зарядом) или электрон. Именно этот переход мюонных нейтрино и мюонных антинейтрино в их «зеркальные» формы – электронные нейтрино и электронные антинейтрино интересовал ученых. Подробнее о том, что такое мюоны и какими еще способами ученые ищут нейтрино, читайте в нашем материале.

Полностью частицы нейтрино человечество пока не может изучить

Однако для точного измерения того, насколько сильно отличаются нейтрино и антинейтрино, потребуются дополнительные данные и, возможно, будущие эксперименты

Важно понимать, что полностью решить проблему космической антиматерии ученые не смогут. Дело в том, что для решения этого фундаментального вопроса необходимо еще одно требование: нейтрино и антинейтрино должны быть одним и тем же веществом

Но как такое возможно?

Если такая возможность действительно существует, то она может объяснить, почему нейтрино так легки – меньше одной шестимиллионной массы электрона. А если нейтрино и антинейтрино – это одно и то же, то они могут получить массу не за счет взаимодействия с полем Хиггса (которое связано с бозоном Хиггса), как это делает большинство частиц, а за счет нейтринной осцилляции. Это своего рода качели, которые позволяют призрачным частицам меняться – когда одна поднимается, другая опускается, и так далее. Однако полученные исследователями данные все еще нужно перепроверить. К тому же пока не известно, насколько они соответствуют наблюдаемому расхождению количества частиц и античастиц. И все же, невозможно не испытывать трепет, постепенно разгадывая тайны Вселенной. Согласны?

О темной материи

По факту обнаружить темную материю, как это вышло с антивеществом, не удалось. Однако, открыты довольно убедительные доказательства ее существования. Длительные наблюдения позволили ученым сделать выводы, что должно существовать больше темного вещества, чем есть в нашей вселенной.

Как вспомогательное доказательство того, что темная материя есть, ученые используют спиральные галактики. С какой скоростью будет вращаться такая галактика, зависит от ее массы, они увеличиваются прямо пропорционально. Большинство спиральных галактик, включая наш Млечный путь, вращаются быстрее, чем предполагалось изначально. Выходит, что их масса должны быть выше, чем та, что специалисты наблюдают. Разница представлена отсутствующей или ненаблюдаемой материей, теоретически ее можно отнести к темной материи.

В соответствии с теми теориями, от которых отталкивается современная наука, темная материя может взаимодействовать только через слабые и гравитационные взаимодействия. Гравитационное влияние однозначно существует, оно заметно. Однако, темную материю, нельзя увидеть, и поэтому она труднодоступная, ее очень трудно обнаружить. Все было бы по-другому, если бы она могла производить электромагнитные и сильные взаимодействия.

Как охладить антиматерию?

Разгоняя обычные частицы материи до скорости, близкой к скорости света, а затем разбивая их вместе, команда исследователей из Канады смогла создать античастицы. Затем ученые управляли и замедляли ускоряющиеся античастицы, используя чрезвычайно сильные магнитные и электрические поля. В конце концов, им удалось заключить облака позитронов и антипротонов в магнитное поле, пока те не объединились в антиводород. Когда это произошло, физики охладили антиводородное облако, взорвав его лазером. Но как вообще можно охладить что-то лазером?

В ходе исследования, результаты которого опубликованы в журнале Nature, физики подобрали для лазеров особую частоту работы, при которой пучки порождаемых ими частиц света активно взаимодействовали только с теми атомами антиводорода, что двигались в сторону детекторов ускорительной установки. Это позволило ученым быстро получить разреженное облако из атомов материи и антиматерии, которые двигались очень медленно и практически не сталкивались друг с другом.

Ведущий автор исследования Макото Фудзивара стоит перед экспериментальным аппаратом ALPHA в ЦЕРН в Швейцарии.

Облучая атомы антиводорода таким образом, ученым в конечном итоге удалось охладить их на одну двадцатую градуса выше абсолютного нуля, что сделало антиматерию более чем в 3000 раз холоднее, чем самая холодная точка на нашей планете (самая низкая температура на Земле зарегистрирована в Антарктике и составляет -98°C). Также физики проследили за взаимодействием частиц антиводорода с фотонами (частицами света). Как отмечают авторы исследования, первое в истории охлаждение антиматерии увеличивает точность подобных измерений как минимум в четыре раза.

Между тем, новые исследования в этой области должны помочь ученым раскрыть некоторые из самых больших секретов Вселенной, например, как на антиматерию влияет гравитация и реальны ли некоторые из фундаментальных теоретических симметрий, предложенных физикой.»В будущем мы хотим получить один антиатом в вакууме и разделить его на квантовую суперпозицию, чтобы он создал интерференционную картину с самим собой», – объясняют авторы исследования в интервью Live Science.

Все потому, что квантовая суперпозиция позволяет очень маленьким частицам, таким как антиводород, появляться более чем в одном месте одновременно. Поскольку квантовые частицы ведут себя и как частица, и как волна, они могут интерферировать друг с другом, создавая картину пиков и впадин, подобно тому, как волны из моря движутся через буруны. Одним словом, впереди еще очень много работы, но будущее определенно точно принесет с собой серьезные изменения в нашем понимании окружающей Вселенной.

Есть ли антиматерия в космосе?

Когда Поль Дирак вывел из своей теории существование позитронов, он вполне допускал, что где-то в космосе могут существовать настоящие антимиры. Сейчас мы знаем, что звезд, планет, галактик из антивещества в видимой части Вселенной нет. Дело даже не в том дело, что не видно аннигиляционных взрывов; просто совершенно невообразимо, как они вообще могли бы образоваться и дожить до настоящего времени в постоянно эволюционирующей вселенной.

Но вот вопрос «как так получилось» — это еще одна большущая загадка современной физики; на научном языке она называется проблемой бариогенеза. Согласно космологической картине мира, в самой ранней вселенной частиц и античастиц было поровну.

Затем, в силу нарушения CP-симметрии и барионного числа, в динамично развивающейся вселенной должен был появиться небольшой, на уровне одной миллиардной, избыток материи над антиматерией.

При остывании вселенной все античастицы проаннингилировали с частицами, выжил лишь этот избыток вещества, который и породил ту вселенную, которую мы наблюдаем. Именно из-за него в ней осталось хоть что-то интересное, именно благодаря нему мы вообще существуем. Как именно возникла эта асимметрия — неизвестно.

Теорий существует много, но какая из них верна — неизвестно. Ясно лишь, что это точно должна быть какая-то Новая физика, теория, выходящая за пределы Стандартной модели, за границы экспериментально проверенного.

Три варианта того, откуда могут взяться античастицы в космических лучах высокой энергии:

• 1 — они могут просто возникать и разгоняться в «космическом ускорителе», например в пульсаре;
• 2 — они могут рождаться при столкновениях обычных космических лучей с атомами межзвездной среды;
• 3 — они могут возникать при распаде тяжелых частиц темной материи.

Хоть планет и звезд из антивещества нет, антиматерия в космосе все же присутствует. Потоки позитронов и антипротонов разных энергий регистрируются спутниковыми обсерваториями космических лучей, такими как PAMELA, Fermi, AMS-02. Тот факт, что позитроны и антипротоны прилетают к нам из космоса, означает, что они где-то там рождаются.

Высокоэнергетические процессы, которые могут их породить, в принципе известны: это сильно замагниченные окрестности нейтронных звезд, разные взрывы, ускорение космических лучей на фронтах ударных волн в межзвездной среде, и т.п. Вопрос в том, могут ли они объяснить все наблюдаемые свойства потока космических античастиц. Если окажется, что нет, это будет свидетельством в пользу того, что некоторая их доля возникает при распаде или аннигиляции частиц темной материи.

Здесь тоже есть своя загадка. В 2008 году обсерватория PAMELA обнаружила подозрительно большое количество позитронов больших энергий по сравнению с тем, что предсказывало теоретическое моделирование. Этот результаты был надавно подтвержден установкой AMS-02 — одним из модулей Международной Космической Станции и вообще самым крупным детектором элементарных частиц, запущенным в космос (и собранным догадайтесь где? — правильно, в ЦЕРНе).

Этот избыток позитронов будоражит ум теоретиков — ведь ответственным за него могут оказаться не «скучные» астрофизические объекты, а тяжелые частицы темной материи, которые распадаются или аннигилируют в электроны и позитроны. Ясности тут пока нет, но установка AMS-02, а также многие критически настроенные физики, очень тщательно изучают это явление.

Отношение антипротонов к протонам в космических лучах разной энергии. Точки — экспериментальные данные, разноцветные кривые — астрофизические ожидания с разнообразными погрешностями.

С антипротонами тоже ситуация неясная. В апреле этого года AMS-02 на специальной научной конференции представил предварительные результаты нового цикла исследований. Главной изюминкой доклада стало утверждение, что AMS-02 видит слишком много антипротонов высокой энергии — и это тоже может быть намеком на распады частиц темной материи. Впрочем, другие физики с таким бодрым выводом не согласны.

Сейчас считается, что антипротонные данные AMS-02, с некоторой натяжкой, могут быть объяснены и обычными астрофизическими источниками. Так или иначе, все с нетерпением ждут новых позитронных и антипротонных данных AMS-02.

AMS-02 зарегистрировала уже миллионы позитронов и четверть миллиона антипротонов. Но у создателей этой установки есть светлая мечта — поймать хоть одно антиядро. Вот это будет настоящая сенсация — совершенно невероятно, чтобы антиядра родились где-то в космосе и долетели бы до нас. Пока что ни одного такого случая не обнаружено, но набор данных продолжается, и кто знает, какие сюрпризы готовит нам природа.

Об антивеществе

Так называют полную противоположность обычной материи. Она состоит из частиц, а антивещество — из античастиц. Частица и ее античастица обладают одинаковой массой, но их отдельные характеристики будут разными. Например, магнитный момент, заряд, спин, число лептонов и барионов будут обладать противоположными значениями.

Существование антиматерии в современном понимании предсказывали еще в 1928 году. Предположения принадлежали Полу Дираку. Согласно выдвинутой им теории, возможно существование частиц с равной массой электрона, но противоположным зарядом равного значения. В 1932 Карл Д.Андерсон смог доказать данную гипотезу. Он открыл существование позитрона, это двойник электрона или антиэлектрон, часть антиматерии. Ученый совершил данное открытие, когда изучал космические лучи.

Так была открыта первая античастица, и это стало прорывом для физики.

Если отталкиваться от стандартной модели, то у каждой частицы обычной материи есть аналог, и он представлен античастицей. Это еще не все, свой аналог есть и у кварка. К примеру, для нейтрона, протона и электрона таким аналогом будут антинейтрон, антипротон и позитрон соответственно. Существуют простейшие анти-атомы, самый простой из них — антиводород, в его состав входят позитрон и антипротон. Ученые пытаются создать анти-нуклеусы, которые будут тяжелее, чем антигелий, но у них до сих пор не получается этого сделать. Несмотря на то, что на данный момент практически не получается, если исходить из законов физики, это возможно.

В теории взаимодействие антивещества происходит в четырех видах: электромагнитное, гравитационное, сильное ядерное и слабое. Антиматерия тоже способна искривлять время-пространство так же, как это делает обычная материя.

Как получить антиматерю?

Рождение античастиц обычно происходит при образовании пар частица-античастица. В лабораторных условиях этого добиваются на ускорителях или в экспериментах с лазерами. В природных условиях – в пульсарах и около чёрных дыр, а также при взаимодействии космических лучей с некоторыми видами вещества. Выше мы говорили, что антивещество не образуется в природе – так оно и есть. Антивещество должно состоять из античастиц, но они не объединяются в него, то есть мы не видим, например, антизвёзд или антипланет.

Для примера возьмём атом водорода, который является простейшим веществом, состоящим из одного протона, определяющего ядро, и электрона, который вращается вокруг него. Так вот антиводород – это антивещество, атом которого состоит из антипротона и вращающегося вокруг него позитрона.

Звучит довольно просто, вот только синтезировать антиводород – крайне сложная задача. Впервые целых 9 атомов такого антивещества физикам удалось создать в 1995-м году на ускорителе LEAR в ЦЕРНе. Правда просуществовали они до распада всего 40 наносекунд.

Работа продолжалась и специалистами была придумана и создана магнитная ловушка, которая удержала 38 атомов антиводорода в течение 172 миллисекунд (0,172 секунды), а после 170 000 атомов антиводорода, что по массе около 10^-18 грамм. Это самый настоящий успех.

https://youtube.com/watch?v=-9kkGSpa5jc

Цена антиматерии — стоимость создания антивещества

Согласно расчётам NASA, создание одного миллиграмма позитронов будет стоить около $25 миллионов, а 1 г антиводорода оценивается в $62,5 триллиона.

За 10 лет в экспериментах ЦЕРНа использован один нанограмм антивещества и его стоимость оценивается в несколько сотен миллионов долларов. Не стоит пугаться таким суммам, ведь, например, компьютер в семидесятые годы прошлого столетия, когда запускали «Вояджеры», эквивалентный по мощности современному мобильнику, стоил несколько десятков миллионов долларов.

Все антипротоны, созданные на ускорителе частиц Тэватроне в Лаборатории Ферми, едва ли наберут 15 нанограммов. В CERN на сегодняшний день произвели только порядка 1 нанограмма. В DESY в Германии — не больше 2 нанограммов позитронов.

Если вся антиматерия, созданная людьми, аннигилирует мгновенно, ее энергии не хватит даже на то, чтобы вскипятить чашку чая.

Проблема заключается в эффективности и стоимости производства и хранения антивещества. Создание 1 грамма антиматерии требует порядка 25 миллионов миллиардов киловатт-часов энергии и стоит выше миллиона миллиарда долларов. Неудивительно, что антивещество иногда включают в список десяти самых дорогих веществ в нашем мире.

Антиматерия рядом с нами

Небольшие количества антиматерии постоянно проливаются дождем на Землю в виде космических лучей, энергетических частиц из космоса. Эти частицы антивещества достигают нашей атмосферы с уровнем от одной до более сотни на квадратный метр. Ученые также располагают свидительствами того, что антивещество рождается во время грозы.

Есть и другие источники антивещества, которые находятся ближе к нам. Бананы, например, вырабатывают антивещество, испуская один позитрон — антивещественный экивалент электрона — примерно раз в 75 минут. Это происходит потому, что бананы содержат небольшое количество калия-40, встречающегося в природе изотопа калия. При распаде калия-40 иногда рождается позитрон.

Наши тела тоже содержат калий-40, а значит, и вы излучаете позитроны. Антиматерия аннигилирует мгновенно при контакте с материей, поэтому эти частицы антивещества живут не очень долго.

Есть ли во Вселенной объекты, состоящие из антиматерии?

Если и есть, то очень мало. Убедительных доказательств существования больших объектов, состоящих из антиматерии, нет.

Фантасты рассматривают аннигиляцию как идеальный способ получения энергии. Сейчас на получение антиматерии уходит намного больше энергии, чем потом дает аннигиляция.

Есть проекты фотонных двигателей, можно представить электростанции, но это все пока из области фантастики. Принципиально все понятно, а реализовать на практике ученым пока не удалось.

Описание[]

«Материя» — общий термин для любой субстанции, атомы которой состоят из протонов, нейтронов и электронов. Всё на Земле и все, что мы обнаружили на других планетах, состоит из обычной материи.

Антиматерия — «зеркальная» версия материи. Ее атомы состоят из антипротонов, антинейтронов и антиэлектронов. Она не возникает естественно, за исключением небольшого количества при взрыве сверхновых и в черных дырах, но ее можно создать при помощи ускорителей частиц и других устройств.

Когда материя и антиматерия соединяются, они превращаются в энергию в соответствии с известным уравнением Эйнштейна: Е=mc2, где m — общая масса вещества и антивещества, c — скорость света. Одна унция массы, полностью перейдя так в энергию, может обеспечить подъем почти двух триллионов тонн на фут от земли.

Ожидалось, что реакторы, основанные на реакции между материей и антиматерией, станут решением для энергетического кризиса и загрязнения окружающей среды. Но обилие и дешевизна производимой энергии только поощряло строительство новых заводов, а это, в свою очередь, еще сильнее загрязняло окружающую среду и увеличивало спрос на полезные ископаемые и сырье.

Свойства материи и антиматерии

По сравнению с обычной материей, антиматерия имеет «обратную полярность». Ее ядра состоят из антипротонов (с отрицательным электрическим зарядом вместо положительного) и антинейтронов (без электрического заряда, как и нейтроны). Ядра окружены антиэлектронами (также называемыми позитронами, так как они имеют положительный заряд, а не отрицательный). Материя и антиматерия взаимно притягиваются из-за разности электрических зарядов. Когда они соединяются, то аннигилируют, производя колоссальное количество энергии.

Первоначально ученые считали, что антиматерия ведет себя абсолютно так же, как ее нормальный эквивалент. И если это так, то почему при большом взрыве не было создано равное количество материи и антиматерии? Тогда бы они аннигилировали, и вселенная содержала бы только чистую энергию. Эксперименты, проведенные в конце XX века, показали незначительные различия между материей и антиматерией, в скорости распада каонов и антикаонов (а также В-мезонов и анти-В-мезонов) под влиянием слабого ядерного взаимодействия. Эти незначительные различия способствовали созданию, в основном, обычной материи, а небольшое количество возникшей антиматерии почти полностью аннигилировало с материей сразу после рождения вселенной.

Исследователи также предположили, что антиматерия должна обладать антигравитационными свойствами, и отталкиваться от нормальной материи. Эта теория позволила мечтать о летающих городах и огромных воздушных кораблях. Но когда было получено измеримое количество антиматерии, обнаружилось, что гравитация действует на нее так же, как на обычную материю.

Использование анобтаниума в хранении антиматерии

В конце XXI века Джеральд Хурвиц и Када н’Гома построили первый генератор, основанный на аннигиляции. Несмотря на их удивительное открытие, ученые сомневались, что такой генератор будет иметь смысл применять для питания объектов меньших, чем большой город, так как генератору требовалась огромная охлаждающая установка для поддержания сверхпроводимости в магнитах, сдерживающих реакцию между материей и антиматерией. И действительно, почти две трети первого межзвездного корабля занимала энергетическая установка и ее система охлаждения.

Но последующее открытие анобтаниума, обладающего свойством сверхпроводимости при высоких температурах, означало, что аннигиляционный реактор больше не нуждался в громоздких системах охлаждения. Это увеличило скорость, грузоподъемность и эффективность межпланетных кораблей и сделало возможной колонизацию Пандоры.

Рецепт антиматерии

Как только вы впервые совершите путешествие в новую систему, на ваш дисплей добавится новый указатель. На этот раз это будет планетарный аванпост – что-то вроде космической мини-станции на поверхности планеты. Именно туда вам и нужно идти.

Внутри вы найдете пришельца, с которым можно поговорить. После общения он сразу даст вам рецепт антиматерии.

Рецепт антиматерии:

• Хроматический металл (Chromatic Metal) x25;
• Конденсированный углерод (Condensed Carbon) x20.

Сделать ее относительно легко. Чтобы получить хроматический металл, соберите медь (Copper), кадмий (Cadmium), эмерил (Emeril) или индий (Indium) из расположенных на поверхности планеты месторождений (используйте анализирующий визор, чтобы выявить месторождения ресурсов на земле) и пропустите добытый расходный материал через портативный рафинер. Более подробно способы добычи хроматического металла описаны в нашем гайде по получению хроматического металла, а с инструкцией по постройке и использованию переносного рафинера вы можете ознакомиться в нашем гайде по портативному переработчику.

Аналогично, конденсированный углерод является тем же самым старым углеродом (Carbon) – ресурсом, который можно добыть практически из всех растительных форм жизни на любой планете – просто пропущенным через портативный переработчик.

На данный момент с полной уверенностью можно говорить о том, что единственная вещь, в качестве ингредиентов которой выступает антиматерия – это варп-ячейки. Их рецепт тоже довольно прост:

• 1x антиматерия;
• 1x контейнер для антиматерии.

Чтобы создать контейнер для антиматерии, вам понадобится 25х кислорода (Oxygen) и 1х металлическое покрытие (Metal Plate), которое вы можете изготовить из ферритовой пыли (Ferrite Dust). Все эти ингредиенты довольно легко собрать практически на любой планете. Если у вас недостаточное количество кислорода, поищите с помощью своего анализирующего визора опасные или маленькие светящиеся красные растения.

Как только вы получите антиматерию и контейнер для нее, просто выделите свободный слот в инвентаре, войдите в меню крафта, выберите иконку варп-ячейки, и все готово!

Антиматерия ближе к вам, чем вы думаете

Небольшие количества антиматерии постоянно проливаются дождем на Землю в виде космических лучей, энергетических частиц из космоса. Эти частицы антивещества достигают нашей атмосферы с уровнем от одной до более сотни на квадратный метр. Ученые также располагают свидительствами того, что антивещество рождается во время грозы.

Есть и другие источники антивещества, которые находятся ближе к нам. Бананы, например, вырабатывают антивещество, испуская один позитрон — антивещественный экивалент электрона — примерно раз в 75 минут. Это происходит потому, что бананы содержат небольшое количество калия-40, встречающегося в природе изотопа калия. При распаде калия-40 иногда рождается позитрон.

Наши тела тоже содержат калий-40, а значит, и вы излучаете позитроны. Антиматерия аннигилирует мгновенно при контакте с материей, поэтому эти частицы антивещества живут не очень долго.

Насколько распространено антивещество во вселенной?

Если привести в соприкосновение два одинаковых куска из веществ противоположного типа, то произойдет аннигиляция электронов с позитронами и ядер с антиядрами. При этом возникнут гамма-кванты, по появлению которых можно судить о происходящем. Поскольку Земля по определению состоит из обычного вещества, в ней нет заметных количеств антивещества, если не считать мизерного числа античастиц, рождающихся на больших ускорителях и в космических лучах. То же самое относится и ко всей Солнечной системе.

Наблюдения показывают, что в пределах нашей Галактики возникает лишь ограниченное количество гамма-излучения. Отсюда ряд исследователей делают вывод об отсутствии в ней сколько-нибудь заметных количеств антивещества. Но этот вывод не бесспорен. В настоящее время нет способа определить, например, состоит ли данная близкая звезда из вещества или антивещества; звезда из антивещества испускает точно такой же спектр, как и обычная звезда.

Далее, вполне возможно, что разреженное вещество, заполняющее пространство вокруг звезды и тождественное веществу самой звезды, отделено от областей, заполненных веществом противоположного типа – очень тонкими высокотемпературными «слоями Лейденфроста».

Таким образом, можно говорить о «ячеистой» структуре межзвездного и межгалактического пространства, в которой каждая ячейка содержит либо вещество, либо антивещество. Эту гипотезу подкрепляют современные исследования, показывающие, что магнитосфера и гелиосфера (межпланетное пространство) имеют ячеистую структуру. Ячейки с разной намагниченностью и иногда также с разными температурой и плотностью разделены очень тонкими токовыми оболочками. Отсюда следует парадоксальный вывод, что указанные наблюдения не противоречат существованию антивещества даже в пределах нашей Галактики.

Если раньше не было убедительных аргументов в пользу существования антивещества, то теперь успехи рентгеновской и гамма-астрономии изменили положение. Наблюдались явления, связанные с огромным и часто в высшей степени беспорядочным выделением энергии. Вероятнее всего, источником такого энерговыделения была аннигиляция.

Шведский физик О.Клейн разработал космологическую теорию, основанную на гипотезе симметрии между веществом и антивеществом, и пришел к выводу, что процессы аннигиляции играют решающую роль в процессах эволюции Вселенной и формирования структуры галактик.

Становится все более очевидным, что основная альтернативная ей теория – теория «большого взрыва» – серьезно противоречит данным наблюдений и центральное место при решении космологических проблем в ближайшем будущем, скорее всего, займет «симметричная космология».

Антивещество стоит просто немыслимых денег, а точнее – получение антивещества, стоит немыслимых денежных трат

Из истории вопроса

Впервые допустил мысль о существовании материи «с другим знаком» британский ученый Артур Шустер еще в конце XIX века. Его публикация на эту тему была довольно туманной и не содержала никакой доказательной базы, скорее всего, на гипотезу ученого натолкнуло недавнее открытие электрона. Он же первым ввел в научный обиход термины «антивещество» и «антиатом».

Экспериментально антиэлектрон был получен еще до своего официального открытия. Это удалось сделать советскому физику Дмитрию Скобельцину в 20-е годы прошлого столетия. Он получил странный эффект при исследовании гамма-лучей в камере Вильсона, но объяснить его так и не смог. Теперь мы знаем, что феномен был вызван появлением частицы и античастицы – электрона и позитрона.

В 1930 году известный британский физик Поль Дирак, работая над релятивистским уравнением движения для электрона, предсказал существование новой частицы с той же массой, но противоположным зарядом. В то время ученые знали только одну положительную частицу – протон, однако она была в тысячи раз тяжелее электрона, поэтому интерпретировать данные, полученные Дираком, так и не смогли. Двумя годами позже американец Андерсон обнаружил «двойника» электрона при исследовании излучения из космоса. Он получил название позитрон.

https://youtube.com/watch?v=g-BswhMnFp8

К середине прошлого столетия физики успели неплохо изучить эту античастицу, было разработано несколько способов ее получения. В 50-е годы ученые открыли антипротон и антинейтрон, в 1965 году был получен антидейтрон, а в 1974 году советским исследователям удалось синтезировать антиядра гелия и трития.

В 60-е и 70-е годы античастицы в верхних слоях атмосферы искали с помощью воздушных шаров с научной аппаратурой. Этой группой руководил нобелевский лауреат Луис Альварец. Всего было «поймано» около 40 тыс. частиц, но ни одна из них к антиматерии не имела никакого отношения. В 2002 году аналогичными изысканиями занялись американские и японские физики. Они запустили огромный воздушный шар BESS (объем 1,1 млн м3) на высоту в 23 километра. Но и им за 22 часа эксперимента не удалось обнаружить даже простейших античастиц. Позже аналогичные опыты были проведены в Антарктиде.

В середине 90-х европейским ученым удалось получить атом антиводорода, состоящий из двух частиц: позитрона и антипротона. В последние годы удалось синтезировать значительно большее количество этого элемента, что позволило продвинуться в изучении его свойств.

Для “ловли” античастиц используются даже космические аппараты

В 2005 году чувствительный детектор антивещества был установлен на Международной космической станции (МКС).