Виктор де Касто - PRO Антиматерию

Гибель Челленджера. На 73 секунде полета вешний кормовой бак был разрушен, высвободившийся кислород и водород смешались и детонировали, вызвав огромный огненный шар, который поглотил шаттл

Все это происходило в 1973 году. Десять лет спустя Демельт поймал позитрон в ловушку и удерживал там три месяца. Таким образом он смог измерить и его магнетизм. Потребовалось только изменить направление магнитных полей на противоположные, чтобы с положительно заряженным позитроном происходило то же самое, что ранее наблюдалось с отрицательно заряженным электроном. А измерив магнетизм позитрона, он увидел, что значение совпадает со значением, полученным для электрона. Так что можно сказать, что Демельт не только поймал позитрон в ловушку, но и смог показать, что он является идеальным электрическим и магнитным зеркальным образом электрона.

Нобелевская премия по физике была вручена Демельту в 1989 году «за разработку ионной ловушки, которая сделала возможным изучение отдельного электрона (или позитрона) с крайней степенью точности».

Отметим, что только очень небольшие количества антиматерии можно хранить в так называемых магнитных бутылках (пробкотронах). Ограничительным фактором для одних позитронов или антипротонов является то, что одинаковые заряды отталкиваются друг от друга, поэтому большое количество частиц (или античастиц) с одинаковым зарядом невозможно разместить вместе – силы отталкивания, действующие между ними, вскоре становятся слишком сильными для контроля полей в магнитной «бутылке». По сути «бутылка» потечет, и античастицы будут уничтожены. Можно попробовать решить эту проблему, разместив позитроны и антипротоны вместе для формирования атомов антиводорода – но тут приходит другая проблема. Атомы электрически нейтральны, а электрические и магнитные поля не могут удерживать нейтральные частицы – они практически сразу же вступают в контакт с обычной материей, например стенками сосуда. И происходит аннигиляция.

В книге об антиматерии нельзя не рассказать об известных на весь мир лабораториях, которые занимаются ее изучением, получением, хранением и благодаря которым мы во многом знаем о ней и о том, какую пользу она может принести человечеству. Мы их уже неоднократно упоминали в этой книге, а сейчас пришло время для подробного рассказа.

В первую очередь это ЦЕРН – Европейский центр ядерных исследований (или Европейская организация по ядерным исследованиям), крупнейшая в мире лаборатория физики высоких энергий. Основная цель ЦЕРН – эксперименты в области физики частиц. Правда, после появления книги Дэна Брауна «Ангелы и демоны» многие люди, которые раньше не знали о существовании ЦЕРН, считают, что это лаборатория, которая делает антиматерию. «Делает антиматерию» – правильно, но многое не соответствует действительности. Однако популярность автора и книги заставила многих поверить в ложные истины.

ЦЕРН располагается неподалеку от границы Швейцарии и Франции. Бо́льшая часть площадок (две основные и нескольких мелких) расположена на территории Швейцарии, вблизи города Мейрин, но есть площадки и во Франции. Большой комплекс зданий включает в себя рабочие кабинеты, лаборатории, производственные помещения, склады, залы для конференций, жилые помещения, столовые. Ускорители расположены как на поверхности (старые), так и под землей, на большой глубине, превышающей 100 метров (более современные).

Лаборатория физики элементарных частиц в ЦЕРН близ Женевы является самым большим в мире исследовательским центром. На глубине более 100 м расположены огромные ускорители элементарных частиц, которые позволяют создавать условия, близкие к первым секундам после Большого взрыва

Соглашение об образовании ЦЕРН было подписано в Париже в 1953 году представителями 12 европейских стран (Бельгия, Дания, Германия, Франция, Греция, Италия, Норвегия, Швеция, Швейцария, Голландия, Великобритания, Югославия). Но «днем рождения» организации считается 29 сентября 1954 года. ЦЕРН была создана, так как ведущие европейские физики считали, что подобная организация необходима для физических экспериментальных исследований. Кроме объединения европейских ученых подобная организация была призвана разделить возрастающую стоимость физических экспериментов в области физики высоких энергий между государствами-участниками. В настоящее время в ЦЕРН входит 20 стран-членов. Ни США, ни Россия членами ЦЕРН не являются, но имеют статус наблюдателей вместе с Канадой, Индией, Китаем, также наблюдателями выступают ЮНЕСКО и Европейская комиссия. В ЦЕРН постоянно работают около 2500 человек, еще около 8000 физиков и инженеров из 580 университетов и институтов из 85 стран участвуют в международных экспериментах ЦЕРН и работают там временно.

Среди наиболее крупных и важных открытый лаборатории следует упомянуть открытие W– и Z-бозонов, определение количества типов нейтрино, создание первых атомов антиматерии (это были атомы антиводорода). Для обывателя же самым главным достижением ЦЕРН является Интернет. Идея зародилась в недрах этой лаборатории – для связывания документов посредством гипертекстовых ссылок и для облегчения обмена информацией между группами исследователей, занимающихся проведением экспериментов на Большом электрон-позитронном коллайдере. В экспериментах на этом коллайдере, как мы говорили выше, участвовали сотни ученых со всего мира, и им требовался быстрый, часто мгновенный обмен данными. Антиматерия уничтожает материю, но опосредованно создала Всемирную паутину. Первоначально проект использовался только во внутренней сети ЦЕРН. В 1991 году были созданы первые в мире веб-сервер, сайт и браузер. 30 апреля 1993 года ЦЕРН объявила, что Интернет будет открыт для всех пользователей.

Но главным в ЦЕРН, конечно, является комплекс ускорителей. Основной проект в данное время – это Большой адронный коллайдер, о котором слышали даже далекие от физики люди. Его строительство началось в 2001 году, хотя идея впервые прозвучала в 1984-м. Пробный запуск Большого адронного коллайдера транслировался в прямом эфире европейского информационного телеканала Euronews 10 сентября 2008 года – и первый пучок успешно преодолел 27-километровое кольцо, о котором мы рассказывали выше.

«Большим» он назван из-за своих размеров: длина основного кольца ускорителя составляет 26 659 метров; «адронным» – потому что ускоряет адроны, то есть тяжелые частицы, состоящие из кварков, а «коллайдером» – от английского слова, означающего «сталкивать», потому что пучки частиц ускоряются в противоположных направлениях и сталкиваются в специальных точках. Адронный коллайдер находится в том же туннеле, который прежде занимал Большой электрон-позитронный, для которого шахта, собственно говоря, и строилась. Туннель проходит под территориями Швейцарии и Франции, на расстоянии от 50 до 175 метров от поверхности Земли, причем кольцо туннеля наклонено примерно на 1,4 % относительно ее поверхности.