Корреспондент «газеты.ru» побывала на эксперименте alpha, где родилась сказка «ангелы и демоны» дэна брауна, и разобралась, как ловят антиматерию

ALPHA — совсем маленький опыт по меркам CERN. В нем заняты всего 40 человек, а его неспециализированная цена — всего пять миллионов долларов. Само собой разумеется, если сравнивать с Громадным адронным коллайдером это капля в море, но антиматерия – «тёплая» для людей тема (не в последнюю очередь благодаря научной фантастике). Она будоражит умы, и людям весьма интересно, чем занимается та же ALPHA. О ней большое количество говорят, и CERN приобретает хорошую рекламу за счет мелкого в неспециализированном-то проекта. Иначе, проект «мелкий» лишь по меркам «меганауки»: зал установки, где обозреватель «Газеты.Ru» встретилась с начальником уникального опыта, доктором наук Университета Орхуса (Дания) Джеффри Хангстом, все-таки больше напоминал маленькой ангар, чем лабораторию.

В подвале размещен замедлитель частиц, над ним трубки установок и нескончаемые трубы, а посередине «центр управления полетами» — защищенная от радиации помещение с управляющими компьютерами.

Само собой, в то время, когда пучок частиц подают опыту, прогуливаться в том месте, где доктор наук Хангст продемонстрировал мне собственные установки, не разрещаеться и очень страшно. Но на данный момент «экскурсии» разрешены, поскольку пучка нет. Людей в зале также мало: CERN закрывается на рождественские каникулы, все разъехались.

Антиматерия — необычное «отражение» материи. Позитрон подобен электрону, лишь имеет хороший заряд, антипротон подобен протону, но заряжен отрицательно. Правы фантасты и в том, что, в то время, когда антиматерия видится с материей, обе исчезают — аннигилируют (в эквивалентном количестве) и выделяется много энергии. Вот из-за чего античастиц на Земле практически не существует, «ловят» их на орбите (этим занимается итальянский опыт PAMELA на борту российского спутника ДЗЗ «Ресурс-ДК», и детектор AMS-02 на борту МКС). Если судить по тому (немногому), что мы знаем о антиматерии и материи, они должны быть эквивалентны, но так как вот какая вещь:

на протяжении Громадного взрыва появилось совсем антиматерии и одинаковое количество материи, и, будь они совсем-совсем похожи, они бы всецело аннигилировали — и отечественный мир бы не существовал.

Другими словами между ними должна быть какая-то отличие — вот ее и ищут на опыте ALPHA.

«Отечественный начальный источник — машина, которую мы именуем замедлителем протонов, — говорит начальник опыта. — Она вправду необыкновенна: она снижает скорость частиц. Как все знают, в большинстве случаев в CERN мы делаем совсем обратное — заставляем их двигаться стремительнее. Это единственная установка для того чтобы рода в мире. Для чего мы это делаем? Обстоятельство в том, что антиматерия производится с высокой энергией, но мы желаем применять ее при низкой энергии. Эта установка — первое звено. Она замедляет антипротоны до точки, в то время, когда мы можем захватить и остановить их. Это значительно сложнее, чем ускорить частицы. По большому счету за создание разработки замедления (мы говорим «охлаждения») протонов была вручена Нобелевская премия в 1980-е годы.

Мы сами, само собой разумеется, думаем, что это лучшая установка CERN: это весьма необыкновенное, историческое место.

Корреспондент «газеты.ru» побывала на эксперименте alpha, где родилась сказка «ангелы и демоны» дэна брауна, и разобралась, как ловят антиматерию

Антиматерия в ловушке

Физикам CERN в первый раз удалось взять стабильные атомы антиматерии — антиводород в ловушке, «сконструированной» из замечательного…

И это единственное место в мире, где возможно проводить такие изучения, больше таких установок не существует. Если вы желаете изучать свойства антиматерии (атомов антиводорода), вам необходимо приехать ко мне», — добавил он.

В опыте ALPHA синтезируют антиводород — атом, складывающийся из позитрона и антипротона, — и обучаются хранить его. Сотрудники ALPHA первыми в мире обучились собирать его в «ловушке», им же принадлежат первые опыты по изучению особенностей антиводорода.

«Это установка из «демонов и Ангелов». Отечественная работа вдохновила Брауна на эту книгу, в ней нет ничего общего с Громадным адронным коллайдером. Мы тут уже больше 20 лет, другими словами мы занимались данной физикой еще перед тем, как появилась мысль БАК», — поведал Хангст.

«Стандартная модель, законы физики, какими мы их знаем, говорят, что антиматерия и материя должны быть однообразными. А мы желаем совершить измерения и осознать, так ли это. Это весьма сложно: мы трудимся с отдельными атомами при низкой энергии. Вместо опыта на высокой энергии мы делаем точный опыт. Из-за чего антиводород? Если вы желаете совершить правильные измерения, их необходимо проводить на том, что вы прекрасно понимаете. Атом водорода мы изучаем со времен Нильса Бора, это первая модельная совокупность для квантовой механики — и это единственная совокупность, для которой возможно совершенно верно решить уравнение Шредингера. Об атоме водорода мы знаем все. Исходя из этого очень интересно подробно изучить антиводород и осознать, такой же он либо нет. Мы трудимся над этим уже 20 лет: обучаемся приобретать его и измерять его свойства», — пояснил Хангст.

Основная установка сейчас — ALPHA-2, а уникальная установка ALPHA на данный момент стала собственного рода музеем. Именно там был взят, заключен в «ловушку» и зарегистрирован первый антиводород. Но работа деятельно движется вперед.

«ALPHA-2 — это совсем новая машина, созданная с целью проведения спектроскопических изучений. Каждые 100 секунд мы приобретаем пучок антипротонов – около 40 млн частиц. Мы их останавливаем посредством магнитного поля и ловим посредством дополнительного электрического поля. Это «ловушка». В устройстве весьма глубочайший вакуум, чтобы антиматерия не аннигилировала, встретившись с материей. А дабы замедлить антипротоны, мы их через узкую алюминиевую фольгу. Большая часть аннигилируют, но что-то остается. Из 40 млн антипротонов у нас остается около 100 тыс. замедленных антипротонов. Мы их улавливаем и останавливаем. Практически никакого перемещения не происходит, мы трудимся весьма близко к полному нулю температуры», — растолковывает Хангст.

Заряженные частицы — позитрон и антипротон (антиэлектрон) — довольно легко удерживать. Имеется магнитное поле, электрическое поле, с которыми они взаимодействуют, и это весьма сильные сотрудничества, благодаря которым частички возможно «фиксировать». Но атом антиводорода (позитрон+антипротон) нейтрален, потому-то трудиться с ним весьма сложно. Имеется единственная возможность удержать его – применять его магнитное поле и дипольный момент, а это уже будут не сильный сотрудничества. Частицы выстраиваются в магнитном поле, в соответствии с дипольному моменту, и вот это не сильный действие применяют в опыте ALPHA, дабы выстроить магнитную «стенке», не допустив аннигиляции.

Именно это в первый раз было сделано тут в 2010 году.

Ученые продемонстрировали, что смогут приобретать атомы антиматерии и удерживать их в течение 1000 секунд – около 16 мин..

«По большому счету мы кроме того не знаем, каково большое время удержания антиматерии: измерять его уже легко скучно, нет никакого интереса удерживать её продолжительнее. 16 мин. для атома все равно что бесконечность, поскольку за это время возможно произвести все нужные операции по изучению антиматерии. Первые результаты, каковые мы взяли, были сделаны посредством микроволновой спектроскопии», — вспоминает Хангст.

Так что тут фантастика просчиталась: «» антиматерию в стакан, дабы похитить, не удастся.

«Стакану» нужна магнитная «стенки», она весьма сложна и совсем нетранспортабельна. Так что похитить антиматерию никак не выйдет.

Корреспондент «газеты.ru» побывала на эксперименте alpha, где родилась сказка «ангелы и демоны» дэна брауна, и разобралась, как ловят антиматерию

Так выглядит подробность установки по удержанию антиматерии, выстроенная на деньги Carlsberg // фото автора

«Вот забавная история: за одну из частей установки заплатила Carlsberg, пивная компания. Случилось это весьма легко: я занимаю профессорскую позицию в Дании, а Carlsberg в Дании спонсирует фундаментальные изучения. И вы имеете возможность подать заявку на грант в компанию. Это я и сделал – и взял полмиллиона евро на эту часть установки от пивной компании. По-моему, это сильно», — смеется ученый.

Корреспондент «газеты.ru» побывала на эксперименте alpha, где родилась сказка «ангелы и демоны» дэна брауна, и разобралась, как ловят антиматерию

Подробность установки ALPHA, сделанная на деньги Carlsberg//Александра Борисова

«Само собой разумеется, нам было бы эргономичнее «заметить», что антиматерия и материя однообразны, как о том говорит Стандартная модель. Но мы знаем, что тут что-то не так. На протяжении Громадного взрыва появилось антиматерии и одинаковое количество материи, но вместо полной аннигиляции мы замечаем отечественный мир, складывающийся из материи. Другими словами должна быть какая-то отличие между антиматерией и материей, которая растолкует, из-за чего мы по большому счету все существуем. Ее мы и ищем. Но это весьма, совсем маленькой отличие», — пояснил он.

Не обращая внимания на вынужденный несложный инструментария (целый ускорительный комплекс CERN будет «дремать» полтора года на протяжении модернизации БАК), научная работа продолжит кипеть.

«Мы совершили первые измерения с одиночными атомами, микроволны первенствовали примером. Следующий ход – перейти к лазерной спектроскопии. До 2014 года целый ускорительный комплекс CERN будет остановлен. И сейчас мы подготавливаем все нужное оборудование и идеологию опытов. За полтора года мы сделаем все нужные изготовление, создадим все методики, технологии и приступим к новым открытиям», — поведал о замыслах работы Хангст.

Конечная цель – отыскать отличие между антиматерией и материей, в случае если, само собой разумеется, она имеется.

«Я сам, само собой разумеется, понятия не имею, имеется ли эти различия, у меня нет никакого заблаговременно известного суждения. Я ученый-экспериментатор: я провожу измерения и делаю выводы из них. Но мы должны трудиться чисто: это не случай бозона Хиггса, в то время, когда вы видите пара событий, и это уже открытие. Отличие между водородом и антиводородом возможно в десятом символе по окончании запятой, в пятнадцатом символе по окончании запятой. Нам необходимо разрешение, мы ищем какой-то символ новой физики, новых сотрудничеств. Это снова же не Хиггс, что предсказан. Мы ищем какие-нибудь свидетельства существования того, что мы на данный момент по большому счету не понимаем, кроме того не воображаем. Это совсем второе: тут высок риск, и нет никакой гарантии, что нас ожидает открытие.

Посредством лазерной спектроскопии мы постараемся отыскать отличие между антиматерией и материей. Но

вещь в том, что, даже в том случае, если мы отыщем эти различия в особенностях, это не обязательно растолкует, из-за чего все-таки материя «победила». Но это откроет совсем новую ветвь физики.

Еще один увлекательный момент для меня как ученого-экспериментатора пребывает в том, что это вправду весьма, весьма сложно. Другими словами работа так сложна, что, даже в том случае, если мы ничего не отыщем, сам по себе процесс — уже итог. 20 лет назад большая часть людей сообщили бы, что то, что мы уже сделали, легко нереально, ни при каких обстоятельствах этого никто не сделает. И без того говорили о каждом шаге — взять антиматерию, «поймать» ее, охарактеризовать. По окончании каждого шага нам говорили, что следующий неосуществим. Но мы двигались и продолжаем двигаться вперед», — заключил ученый.

Дэн Браун. демоны и Ангелы (2/2). Аудиокнига полностью. Захватывающий триллер


Читать также:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: