Впервые ученым удалось создать в лабораторных условиях около 100 млрд индивидуальных частиц антиматерии. Антиматерия, представляющая собой с физической точки зрения позитроны, также называемые античастицами электронов, до сих пор существовала лишь в космическом пространстве. Теперь же ученым из американской Национальной физической лаборатории им Лоренца удалось получить позитронное вещество.
Позитроны возникают в одном из видов радиоактивного распада (позитронная эмиссия), а также при взаимодействии фотонов с энергией больше 1 МэВ с веществом. Последний процесс называется «рождением пар», ибо при его осуществлении фотон, взаимодействуя с электромагнитным полем ядра, образует одновременно электрон и позитрон.
"Нам удалось получить и обнаружить гораздо больше антиматерии, чем кому-либо ранее во время экспериментов с плазмой. Мы продемонстрировали процесс создания значительного числа позитронов при использовании импульсного лазера", - говорит Ху Чен, физик-ядерщик из Лаборатории им Лоренца.
В этой лаборатории ученые использовали короткий интенсивный лазер для облучения миллиметровой лазерной пленки. "До сих пор мы использовали для облучения более плотные материалы, однако при использовании миллиметровых золотых пленок нам удалось получить значительно число позитронов", - говорит физик Скотт Уилкс.
Как рассказали специалисты, во время эксперимента лазер ионизирует и ускоряет электроны, которые взаимодействуют с ядрами молекул золота, выступающими в роли катализаторов."Электроны превращаются в заряды чистой энергии, которые распадаются на положительные частицы и антиматерию. Фактически это происходит в точности так, как в теории предсказывал Эйнштейн", - говорит Уилкс.
"Создав приемлемые объемы антиматерии мы можем изучить ее более детально и понять многие процессы во Вселенной", - уверен физик Лаборатории Лоренца Питер Байерсдорфер.
В нормальных условиях частицы антиматерии практически мгновенно уничтожаются за счет контакта с обычной материей, превращаясь в гамма-лучи. Считается, что в первые мгновения после Большого Взрыва количество позитронов и электронов во Вселенной было примерно одинаково, однако при остывании эта симметрия нарушилась. Пока температура Вселенной не понизилась до 1 МэВ, тепловые фотоны постоянно поддерживали в веществе определённую концентрацию позитронов путём рождения электрон-позитронных пар (такие условия существуют и сейчас в недрах горячих звёзд). После охлаждения вещества Вселенной ниже порога рождения пар оставшиеся позитроны аннигилировали с избытком электронов.
В космосе позитроны рождаются при взаимодействии с веществом гамма-квантов и энергичных частиц космических лучей, а также при распаде некоторых типов этих частиц. Таким образом, часть первичных космических лучей составляют позитроны, так как в отсутствие электронов они стабильны. В некоторых областях Галактики обнаружены аннигиляционные гамма-линии, доказывающие присутствие позитронов.
Смотрите также:
