Эта неделя в истории

25 лет назад: Созданы первые атомы антивещества

11 января 2021 г.
Вальтер Элерт, возглавлявший группу ученых, впервые синтезировавших атомы антивещества

4 января 1996 года Европейский центр ядерных исследований (Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire — ЦЕРН) объявил, что группа немецких и итальянских ученых сумела создать первые цельные атомы антивещества в процессе эксперимента, проведенного в сентябре 1995 года. Результаты не обнародовались до тех пор, пока независимая проверка не подтвердила их истинность. Профессор Вальтер Элерт и международная команда, состоящая из представителей исследовательского центра Юлиха (Институт ядерной физики — Центр ядерных исследований, IKP-KFA), Университета Эрлангена-Нюрнберга, Центра по изучению тяжелых ионов (GSI) Дармштадта и Университета Генуи, — эта группа ученых впервые в истории сумела синтезировать атомы антивещества из составляющих их античастиц.

Антивещество было предсказано в 1928 году и впервые обнаружено в 1932 году благодаря открытию новой симметрии в законах природы. Физикам уже давно удавалось создавать античастицы электронов и протонов в ускорителях частиц высоких энергий в течение коротких периодов времени. Эти античастицы имеют ту же массу и прочие характеристики, что и частицы, которым они соответствуют, но имеют противоположный электрический заряд. Преобладание материи над антиматерией во Вселенной указывает на то, что эта симметрия не идеальна, и в этой ситуации детальное изучение антивещества имеет огромное значение не только для физики, но и для космологии.

Только в 1995 году исследователи смогли объединить античастицы электрона, положительно заряженный электрон или позитрон и античастицу протона, отрицательно заряженный антипротон, чтобы создать стабильный атом антивещества — антиводород.

По данным европейских исследователей, 11 атомов антиводорода, состоящего из одного позитрона, вращающегося вокруг ядра, состоящего из одного антипротона, были обнаружены в ходе трехнедельного эксперимента, в котором антипротоны создавались при высоких энергиях и бомбардировались атомами инертного газа ксенона.

В то время как атомы антивещества считались внутренне стабильными, они просуществовали только 40 миллиардных долей секунды, прежде чем столкнулись с атомами обычного вещества и аннигилировались. Отчасти проблема, которая усложнила эксперимент, заключалась в том, что на Земле в естественных условиях античастиц не существует, и их нужно создавать в лаборатории.

Формирование этих атомов нельзя обнаружить непосредственно — их существование выводится из изучения побочных продуктов их распада. Создание антивещества в ЦЕРНе открыло двери для систематических исследований антиводорода и других атомов антивещества физиками и лабораториями по всему миру, которые продолжаются вплоть до настоящего времени.