Впервые в мировой науке специалистам Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) удалось получить и удержать в магнитном поле атомы антиматерии — антиводорода. Об этом сообщила британская радиостанция Би-би-си.
Ранее атомы антиводорода получали как в женевском ЦЕРНе, так и в других передовых лабораториях мира, однако ученым еще никогда не удавалось удержать атомы антивещества в стабильном состоянии. Сейчас эта цель достигнута: в течение шестой доли секунды специалисты удерживали в магнитном поле 38 атомов антиводорода. Участвовавший в этих работах профессор Роб Томпсон назвал достижение «важнейших открытием».
Революционные исследования велись на «Антиводородном лазерном физическом аппарате» или «Альфа». Ученые охладили с его помощью отрицательно заряженные антипротоны, которые представляют собой зеркальную версию ядра водорода, и держали под мощнейшим давлением в вакуумной камере. Затем они направили в камеру позитроны, представляющие собой античастицы электрона. В результате взаимодействия этих частиц образовалась антиматерия — антиводород.
«Нынешнее достижение открывает путь к драматическим изменениям во взгляде на современную физику, — отметил Томпсон. — Нам удалось заполучить для изучения 38 атомов антиматерии, что открывает путь для дальнейших шагов в данном направлении».
Существование антивещества — материи, построенной из античастиц — было впервые предсказано в 1930 году английским физиком Полом Дираком. Антиматерия обладает огромным энергетическим потенциалом, что в будущем способно дать человечеству новый неисчерпаемый источник энергии. Но для этого необходимо создать технологию по генерированию и удержанию антиматерии, так что, как отмечают специалисты, в ЦЕРНе был сделан важный шаг в этом направлении, сообщает ИТАР-ТАСС.

Удивительные вещи проявляются при изучении Земли с орбиты. Выяснилось, что грозы порой порождают узкие потоки антивещества, устремляющиеся на огромные высоты. Эта находка послужила великолепным развитием темы, поднятой ещё семнадцать лет назад, когда учёные узнали, что молнии способны генерировать гамма-вспышки.

Обнаружил этот феномен космический гамма-телескоп Fermi. Вообще-то его основная задача — отслеживание высокоэнергетических событий во Вселенной, поиск необычных объектов в далёких галактиках и в нашей собственной (недавно с его помощью в Млечном Пути были открыты таинственные гигантские пузыри).
Но астрофизики время от времени нацеливают аппарат на Землю: спутник оказался способен открывать тайны, долгое время скрывавшиеся у исследователей буквально под носом. Взять те же молнии. Каждый день на Земле таких "искорок" рождается порядка трёх миллионов. Казалось бы, явление изучено вдоль и поперёк. Но в 1994 году сенсоры на спутниках впервые зафиксировали гамма-лучи, рождаемые в ходе молниевых разрядов.

Эти земные гамма-вспышки (TGF) среди прочих спутников теперь отслеживает и сравнительно молодой аппарат "Ферми" (он не проработал в космосе и трёх лет). По оценкам специалистов, ежедневно на нашей планете происходит примерно 500 гамма-вспышек во время гроз, большинство при этом остаются незамеченными.

Но если спутникам должно сильно повезти, чтобы уловить TGF, представьте, каково было удивление учёных, когда они поняли, что в один прекрасный день Fermi поймал вспышку, которую по всем расчётам никак не должен был увидеть. Случилось это событие 14 декабря 2009 года, в момент, когда аппарат пролетал над Египтом. Наделавшая шуму гроза бушевала в это время в Замбии, в 4,5 тысячах километров южнее.

С точки зрения спутника буря находилась за горизонтом, и поймать гамма-лучи от замбийских молний телескоп не мог. Но это произошло. Дальнейшее расследование "чуда" заняло много времени и привело к открытию, о котором команда исследователей, работающая с "Ферми", рассказала 10 января 2011 года на конференции Американского астрономического общества (217th AAS meeting) в Сиэтле.

Как гласит пресс-релиз NASA, начинается весь процесс с восходящей лавины электронов, разгоняемых сильными полями в верхней части грозы. Эти частицы достигают релятивистских скоростей и при столкновении с атомами воздуха рождают гамма-излучение (ту самую вспышку TGF). На этом, однако, развитие вспышки не заканчивается.

В редких случаях высокоэнергетические гамма-кванты сталкиваются с другими атомами в атмосфере и преобразуются в пару электрон-позитрон. Эти частицы с огромной скоростью летят вверх, "наматываясь" по спирали вокруг линий земного магнитного поля.

По этим линиям частицы и добрались до спутника-телескопа, находящегося не только заметно выше земной гамма-вспышки, но и вовсе не над грозой, а существенно севернее. Позитроны, столкнувшиеся с сенсорами аппарата, немедленно аннигилировали, снова обратившись в гамма-кванты, которые и поймал "Ферми".

Интересно, что гамма-всплеск из Замбии Fermi уловил дважды с интервалом 23 миллисекунды. Учёные объяснили это так. Первый импульс телескоп записал, когда античастицы от TGF достигли аппарата. Но, пролетев дальше вдоль линии магнитного поля, этот пучок позитронов достиг так называемой зеркальной точки, где отразился и отправился назад точно по тому же пути. Этот обратный пучок позитронов вызвал второй всплеск в датчиках телескопа.

Член команды Fermi Майкл Бриггс (Michael Briggs) из университета Алабамы (UAH) объявил эти сигналы "первым прямым доказательством того, что грозы производят пучки античастиц ". (Работа учёных будет опубликована в Geophysical Research Letters.)

Учёные предполагают, что вообще-то все TGF генерируют потоки античастиц, просто уловить их достаточно трудно. Сам "Ферми" зафиксировал четыре таких события рождения антиматерии в атмосфере (включая ту самую грозу в Замбии). А "простых" TGF непосредственно под собой орбитальный телескоп поймал уже больше сотни.

Теперь необходимо детальнее разобраться с этим интересным явлением, прояснить тонкости механизма рождения потока антиматерии и роль во всём этом самой молнии, — говорят американские исследователи.

Заметим, что исследователи долгое время предполагали, будто грозовые разряды способны порождать не только гамма-лучи, но и рентгеновские фотоны. Правда, в этом случае речь идёт уже не о верхушке грозы, а о начальном лидере, устремляющимся вниз в начале разряда.

Ученым из Европейского центра ядерных исследований удалось на 16 минут поймать загадочную антиматерию - так долго её держать еще не удавалось никому. Собственно, ради этого в ЦЕРНе и проводят эксперименты с большим адронным коллайдером. По словам физиков, 16 минут в этом смысле - это целая вечность.
"Это достижение является чисто техническим, что удалось создать такую ловушку. Но оно важно тем, что позволяет нам иметь антиматерию продолжительное время и исследовать ее спектры и другие характеристики", - рассказал каналу "Россия-24" заместитель директора НИИ ядерной физики МГУ Виктор Саврин.
По его мнению, это даст возможность убедиться в том, что те представления о мире, которые были сформированы, правильные и соответствуют природе.
В ноябре 2010 года физикам ЦЕРНа впервые удалось удержать атомы антиматерии. Сначала это была шестая доля секунды. Затем в магнитной ловушке антиматерия пробыла одну десятую долю секунды после чего ее атомы самоуничтожились. Но даже это столь непродолжительное мгновение ученые назвали огромным шагом вперёд.
Антивещество впервые смогли получить полтора десятилетия назад, но происходил микровзрыв, и антиводород исчезал сразу же после появления. И вот теперь, если верить физикам, они смогут, наконец, приступить к исследованию главной загадки вселенной - откуда в нашем мире взялась материя и куда исчезла её противоположность?