Фантастически дорогое и трудное в обращении вещество хранит ключ к святому Граалю науки. И эксперты ЦЕРНа теперь знают, как его транспортировать
Исследователи готовятся совершить одно из самых необычных путешествий в науке. Они планируют перевезти контейнер с антиматерией в грузовике через всю Европу.
Антиматерия – самый дорогой материал на Земле. По оценкам, производство одного грамма обойдется в несколько триллионов долларов. Произвести ее можно только в лабораториях физики элементарных частиц, таких как исследовательский центр ЦЕРН недалеко от Женевы.
С ним также чрезвычайно сложно обращаться. Если антиматерия вступает в контакт с обычной материей, обе аннигилируют, высвобождая мощный всплеск электромагнитного излучения. Только путем тщательного объединения наборов мощных электрических и магнитных полей в специальных устройствах можно безопасно хранить антиматерию.
«Это очень затрудняет его перемещение, хотя мы уже близки к тому, чтобы совершить наше первое путешествие», – сказал профессор Стефан Ульмер, ученый из ЦЕРНа. «Антиматерия может нам так много рассказать. Вот почему мы это делаем».
Перемещение антиматерии станет первым научным опытом, хотя у него есть вымышленный предшественник. В триллере Дэна Брауна «Ангелы и демоны», экранизированном в 2009 году с Томом Хэнксом в главной роли, террористы крадут канистру с антиматерией из ЦЕРНа и пытаются с ее помощью уничтожить Ватикан.
Ученые утверждают, что вероятность подобного взрыва в реальной жизни крайне мала: количества антиматерии, переносимой в космосе, будет недостаточно, чтобы вызвать взрыв какой-либо распознаваемой природы.
Ученые хотят изучать частицы, поскольку считают, что они могут содержать решение фундаментальной тайны. «Мы считаем, что большой взрыв произвел одинаковое количество материи и антиматерии», – сказал Ульмер. «Они должны были уничтожить друг друга, оставив вселенную, состоящую из электромагнитного излучения и ничего более».
То, что космос, похоже, заполнен галактиками, звездами, планетами и живыми существами, состоящими из материи, показывает, что это представление должно быть ошибочным. Существует базовая асимметрия, которая благоприятствовала материи и не давала вселенной превратиться в кипящую, пустую пустоту.
По этой причине физики хотят изучить различия между частицами, составляющими материю и антиматерию. Это может дать подсказки о том, почему первая стала доминировать во Вселенной.
Как сказала журналу Nature ученый из ЦЕРНа Барбара Мария Латач: «Мы пытаемся понять, почему мы существуем».
Материя состоит из субатомных частиц, таких как протоны и электроны, в то время как антиматерия состоит из частиц, которые включают антипротоны и позитроны (также известны антиэлектроны). Ключевой источник последнего типа частиц находится в ЦЕРНе в устройстве, известном как Антипротонный замедлитель, где антипротоны генерируются, собираются и изучаются.
Цель состоит в том, чтобы точно измерить свойства антипротонов и сравнить их с протонами. Известный как эксперимент Base, он может выявить крошечные скрытые различия, которые объяснят, почему материя процветала за счет антиматерии.
Фоновые магнитные поля вблизи устройства ограничивают эту работу, и ученые хотят перевезти образцы в другие лаборатории. «Перемещая их в новое место, мы можем проводить измерения, которые в 100 раз точнее, и глубже понимать антипротоны», – сказал Ульмер.
Для достижения этой цели ученые ЦЕРНа создали транспортабельные устройства, содержащие сверхпроводящие магниты, криогенные системы охлаждения и вакуумные камеры, в которых можно удерживать антипротоны, избегая контакта с обычной материей, и перевозить их на семитонных грузовиках.
Первоначально антипротоны будут транспортироваться в пределах ЦЕРНа. В течение следующего года контейнеры будут перемещены дальше в специализированную лабораторию точных исследований в Университете имени Генриха Гейне в Дюссельдорфе.
«В долгосрочной перспективе мы хотим перевезти его в любую лабораторию в Европе», – сказал Кристиан Сморра, руководитель транспортного проекта. Таким образом, ученые надеются выяснить, почему антиматерия почти исчезла из Вселенной. «Это может изменить правила игры», – сказал Ульмер.
