Макар че понятието антиматерия може да звучи като измислица от научнофантастичен филм, то е едно от най-реалните, наблюдавани и експериментално потвърдени природни явления, пише турското издание Aydinlik Gazetesi. В най-простата си форма антиматерията е огледалният близнак на материята: антиматерията на електрона — позитронът — има положителен заряд вместо отрицателен; антипротонът — на протона — има отрицателен заряд; а неутронът си има съответствие в антинеутрона.
Теоретично предсказана от Пол Дирак, антиматерията става реалност през 1932 г., когато Карл Андерсън открива позитрона в космическите лъчи. Днес рутинно създаваме антиматерия в ускорители на частици, а позитроните намират приложение в медицинската образна диагностика — в PET скенерите. С други думи, антиматерията не е фантазия — тя е природен факт с практическо значение. Още: Ново откритие помага за разрешаването на голяма мистерия за Вселената
Къде е антиматерията във Вселената?
Въпросът "Има ли звезди и галактики, изградени от антиматерия?" е сред най-големите загадки. Според теорията за Големия взрив, материята и антиматерията трябва да са били създадени в почти равни количества. Наблюденията обаче показват, че във Вселената доминира материята.
Ако съществуваха звезди или галактики от антиматерия, те биха предизвиквали мощни гама-лъчения при контакт с материята. Такива сигнали досега не са засечени. Това предполага, че Вселената е асиметрична по отношение на антиматерията.
Защо антиматерията е изчезнала в ранната Вселена, докато материята е оцеляла, остава една от най-дълбоките космологични мистерии.
Макар да не изгражда звезди или планети, антиматерията не е напълно изчезнала. Позитрони и антипротони се формират около черни дупки, неутронни звезди и при сблъсъци на космически лъчи. Те могат да бъдат уловени и на Земята, но само като преходни частици — недостатъчни за формиране на големи структури. Още: ЦЕРН показа камион за превоз на антиматерия
Антиматерията: Оръжие и енергия
Анихилацията между частици материя и антиматерия е най-ефективният енергиен процес — преобразува 100% от масата в енергия. По формулата E=mc², един грам антиматерия може да генерира петавати мощност — далеч над ядрената енергия на Хирошима.
Затова антиматерията се разглежда както като потенциално оръжие, така и като източник на енергия. Но има огромни практически пречки:
- Производството е изключително скъпо и неефективно.
- Сегашните ускорители създават микрограми в секунда.
Необходима е абсолютна изолация — всякакъв контакт с материя води до незабавна анихилация. Още: Падането на антиматерията „затвори“ антигравитацията
Засега е невъзможно да се създадат военни количества антиматерия. Въпреки това, американски институции като ВВС и DARPA финансират теоретични изследвания. Най-реалистичното приложение е използването ѝ като "спусък" за по-малки и по-чисти ядрени оръжия — чрез иницииране на реакции с минимално количество антиматерия.
Но опасността от "антиматерийна бомба" в обозримо бъдеще остава научна фантастика. Изследванията продължават, но страховете са пресилени. Още: Нови експерименти потвърждават, че електроните са абсолютно „кръгли“
Мирни приложения днес и в бъдещето
Антиматерията вече намира приложение в медицината — в позитронно-емисионната томография (PET). Във физиката сблъсъците между частици и античастици помагат за изследване на фундаменталните сили.
Най-голямото бъдещо обещание обаче е в космическите пътувания. Двигатели, захранвани с антиматерия — фотонни ракети или термоядрени двигатели — теоретично биха позволили пътуване със скорости, близки до светлинната. НАСА и ЕКА вече проучват такива концепции.
Основният проблем е същият: антиматерията е прекалено скъпа и трудна за съхранение. Но ако някой ден се разработят методи за събирането ѝ от космоса — например в магнитосферата на Юпитер или чрез соларна енергия — тя би могла да бъде реален междузвезден горивен източник. Още: Млечният път се оказа много „прозрачен“ за частиците антиматерия
Квантова странност и паралелни светове?
Антиматерията може да се опише математически като частици, движещи се назад във времето. Това е следствие от времевата симетрия в квантовата теория на полето. Според някои — дори и научнофантастични идеи — това я свързва с паралелни вселени.
Реалността е по-прозаична: антиматерията съществува в същото пространство-време като нас, но с противоположни заряди и квантови числа. Макар и да няма доказателства за други измерения, тя играе ключова роля в търсенето на отговор на въпроса защо Вселената е изградена от материя, а не от антиматерия.
Физиците измерват тези разлики с изключителна прецизност в експерименти като LHCb в ЦЕРН. CP-нарушението (нарушение на симетрията материя-антиматерия) може да обясни защо Вселената не е симетрична и да хвърли светлина върху нейната еволюция. Още: Вселената може да има двойник, който се движи назад във времето
Ключ към Вселената
Антиматерията е едновременно реална и мистериозна. Да — тя съществува, можем да я създаваме, използваме я в медицината и науката. На теория тя би могла да бъде оръжие или космически двигател. Но практическите технологии все още не са налице.
Все още не са наблюдавани звезди или галактики от антиматерия. Нямаме доказателства, че Вселената е симетрична. Но именно в опитите да разберем антиматерията се крие едно от най-силните средства за разгадаване на Големия взрив, за разширяване на разбирането ни за физичните закони и за разчупване на границите на човешкото въображение, пише Aydinlik Gazetesi.
Може би един ден ще летим с кораби, задвижвани с антиматерия, и ще достигнем звездите. А дотогава — ще знаем поне защо Вселената е такава, каквато е. Още: Малка звезда изпуснала гигантски лъч антиматерия
Автор: Угур Гювен
Превод: Ганчо Каменарски
