Свойства антиматерии

Согласно современным представлениям, силы, под действием которых определяется структура материала (сильное взаимодействие, что образует ядра, и электромагнитное взаимодействие, что образует молекулы и атомы), полностью одинаковы (симметричны) одновременно как для частиц материи, так и для частиц антиматерии. Все это говорит о том, что структура антиматерии обязана быть идентична по сравнению со структурой обычной материи.

Отличия материи и антиматерии возможны только за счет слабых взаимодействий, но при обычных температурных показателях слабыми эффектами можно пренебречь исходя из их незначительности.

При взаимодействии антиматерии и обычной материи происходит процесс аннигиляции, который сопровождается образованием высокоэнергичных фотонов или пар частица-античастица. Согласно подсчетам при взаимодействии материи массой 1 кг с антиматерией такой же массы произойдет выделение примерно 1.8 * 1017 энергетических джоулей, что сопоставимо с энергией, выделяемой во время взрыва почти 43 мегатонн (42,96) тротила. Для сравнения: самым мощным ядерным устройством из когда-либо испытуемых на нашей планете является Царь-бомба массой около 20 тонн, что соответствует приблизительно 57-58.6мегатоннам тротила. Необходимо отметить, что примерно половина энергии при процессе аннигиляции пары антинуклон-нуклон выделяются в форме нейтрино, практически не взаимодействующие с веществом.

Ведутся многочисленные рассуждения на тему того, по какой причине наблюдаемая человечеством часть Вселенной состоит практически исключительно из вещества. Так же интересен вопрос, существуют ли иные места, состоящие, наоборот, исключительно из антиматерии; но до сегодняшнего дня наблюдаемая асимметрия материи и антиматерии во вселенной является одной их самых крупных и нерешенных задач современной физики. Есть предположения, что настолько выраженная асимметрия образовалась в первые мгновения непосредственно после Большого Взрыва.

Метод получения.

Первый объект из антиматерии

Первый объект, полностью состоящий из антиматерии, был синтезирован в 1965-м году — анти-дейтрон; спустя время был произведен синтез и более тяжелых антиядер. Атом антиводорода был синтезирован в ЦЕРНе в 1995 году. Состоял он из антипротона и позитрона. На протяжении последних лет было получено значительное количество антиводорода, что позволило начать детальное изучение свойств антиматерии.

Физикам в 2010 году впервые удалось поймать на короткое время атомы антивещества в ловушку. Это стало возможным, когда ученые охладили облако, содержащее в себе около тридцати тысяч антипротонов, до температурного уровня в 200 кельвинов ( -73.15 градуса по Цельсию), а также облако с двумя миллионами позитронов внутри до температуры в 40 кельвинов ( -233.15 градуса по Цельсию). Физики охлаждали антиматерию в ловушке Пеннига, что встраивалась в ловушку Иоффе-Питчарда. В итоге всего было поймано тридцать восемь атомов, удерживаемых на протяжении 172 миллисекунд.

В 2011 году в мае месяце удалось улучшить результаты предыдущего опыта — в этот раз 309 антипротонов были пойманы и удерживались в течение 1000 секунд. Последующие эксперименты по удержанию антиматерии направлены на определение отсутствия или наличия для антиматерии эффекта антигравитации.

Эксперимент 2013 года проводился на опытной установке, что была построена на базе вакуум-ловушки ALPHA. Учеными были произведены измерения траекторий движения молекул антивещества под влиянием гравитационной силы Земли. Хоть результаты оказались не до конца точны, измерения с низкой статистической значимостью, ученые остались удовлетворены итогами первых опытов в сфере прямого измерения гравитации антивещества.

Стоимость антиматерии

Согласно оценке НАСА 2006-го года — антиматерия стала известна как самое дорогое вещество на Земле. Её производство обходится в сумму равную примерно 25 миллионам долларов США за 1 миллиграмм позитронов. Опираясь на оценку 1999-го года, 1 грамм антиводорода стоит 62.5 трлн долларов США.

Перспективы использования антиматерии

Образование огромного количества энергии при столкновении материи и антиматерии вызывает особый интерес у мировых ученых и ставит перед ними цель — изобрести эффективный способ получения и дальнейшего удержания антиматерии. Это станет прорывом в военной и энергетической отраслях, как когда-то, в прошлом веке, стала ядерная энергия. Предполагают возможность создания достаточно компактной бомбы из антиматерии, способной уничтожить целиком планету, или же реактора, способного в одиночку удовлетворить потребности в энергетической сфере для целых континентов.