Изучению антиматерии мешает то, что ее невозможно создать в подходящем количестве в лабораторных условиях. Ученые создали технологию, которая позволяет обойти ограничения.
Как сообщают исследователи в журнале Nature, новая технология предусматривает использование двух лазеров, чьи лучи сталкиваются в пространстве. Таким образом ученые создают условия близкие к тем, что возникают возле нейтронных звезд. Таким образом ученым удается преобразовать свет в материю и антиматерию.
Как известно, антиматерия — материя, состоящая из античастиц — «зеркальных отражений» ряда элементарных частиц, которые обладают одинаковыми спином и массой, но отличаются друг от друга знаками всех других характеристик взаимодействия: электрического и цветового заряда, барионного и лептонного квантовых чисел. Некоторые частицы, например фотон, не имеют античастиц или, что то же самое, являются античастицами по отношению к самим себе.
Проблема в том, что нестабильность антиматерии мешает ответить на многие вопросы о её природе и свойствах. Кроме того, соответствующие частицы обычно появляются в экстремальных условиях — в результате удара молний, вблизи нейтронных звёзд, чёрных дыр или в лабораториях большого размера и мощности — вроде Большого адронного коллайдера.
Пока новый метод не получил экспериментального подтверждения. Однако виртуальное моделирование говорит о том, что метод сработает даже в относительно небольшой лаборатории. Новое оборудование предусматривает использование двух мощных лазеров и пластикового блока, который пронизан туннелями диаметром в несколько микрометров. Как только лазеры попадают в цель, они ускоряют облака электронов блока и те устремляются навстречу друг другу.
Тома Тончян
Такое столкновение производит много гамма-лучей, и из-за чрезвычайно узких каналов фотоны с большей вероятностью также столкнутся друг с другом. Это, в свою очередь, вызывает потоки вещества и антивещества, в частности электронов и их эквивалента антивещества, позитронов. Наконец, направленные магнитные поля фокусируют позитроны в луч и ускоряют его, придавая невероятно высокую энергию.
Исследователи заявляют, что новая технология очень эффективна. Авторы уверены, что потенциально она способна создавать в 100 тыс. раз больше антиматерии, чем удалось бы с использованием одного лазера. Кроме того, мощность лазеров может быть относительно низкой. При этом энергетика лучей антиматерии будет такой, какая в условиях Земли достигается только в больших ускорителях частиц.
Авторы работы утверждают, что технологии, позволяющие реализовать ее, уже существуют на некоторых объектах.
Исследование опубликовано в журнале Communications Physics.
Читать далее
Появились детальные фотографии ближайших к нам галактик