Мировая премьера на дороге: впервые грузовики должны перевозить антиматерию

Подвинься, вот и антиматерия! Впервые в истории человечества античастицы будут перевезены по дороге во вторник, 24 марта, чтобы доказать, что такой транспорт вообще возможен и что частицы не убегают. «Мы вступаем на совершенно новую территорию», — объясняют физики Стефан Ульмер и Кристиан Сморра из Дюссельдорфского университета, которые исследуют основы Вселенной в Европейском центре ядерных исследований ЦЕРН в Женеве. «Ничего подобного раньше не удавалось».

От 100 до 1000 антипротонов пройдут пять километров исключительно по территории ЦЕРН. Если тест окажется успешным, материал позже будет доставлен на грузовиках в лаборатории в Дюссельдорфе, Ганновере и Гейдельберге. Значение будет огромным: ЦЕРН — единственное место в мире, где могут храниться антипротоны. «Если можно будет транспортировать частицы антиматерии и исследовать их независимо от места, где они производятся, это позволит проводить совершенно новые исследования», — говорит Ульрих Хуземанн, директор по физике частиц в исследовательском центре DESY в Гамбурге, который сам не участвовал в эксперименте по транспортировке. Цель состоит в том, чтобы лучше понять основы Вселенной и нашего существования.

Американский писатель Дэн Браун со своим мировым бестселлером «Иллюминаты» и Голливуд создали ужасающие видения антиматерии, которые вызвали страх у многих людей. Браун устроил гонку на время, чтобы вывести из эксплуатации бомбу из антивещества, содержащую материалы ЦЕРН, которая должна была взорвать Ватикан.

По мнению экспертов, то, что предполагал Браун, в действительности оказалось невозможным: при нынешних технологиях потребуется 75 миллиардов лет, чтобы произвести необходимые 0,5 грамма антивещества для бомбы с взрывной силой атомной бомбы Хиросимы, объясняет Улмер, из-за огромной требуемой энергии.

Предстоящая транспортировка включает в себя количество, которое все еще имеет 24 нуля после десятичной точки перед числом. «Фантазии об опасности, подобные тем, которые сняты в голливудских фильмах, не имеют научного подтверждения», — говорит Хуземанн.

С 1986 года ЦЕРН, где, среди прочего, исследуются состояния материи, существовавшие вскоре после Большого взрыва, смог замедлить образование частиц антивещества до такой степени, что их можно было хранить. Требуемые усилия делают антивещество самым дорогим материалом в мире, поэтому производятся лишь в небольших количествах. По мнению Улмера, один грамм антипротонов будет стоить несколько триллионов долларов. Для прецизионных измерений в ловушках для частиц требуется всего несколько частиц. «Мы использовали только три антипротона за один год измерений», — говорит Улмер.

Антиматерия, вероятно, пугает многих людей, потому что это своего рода зеркальная версия материи: при контакте обе формы материи уничтожают друг друга. «Когда антипротон сталкивается с протоном, ничего не остается, они взрываются вспышками света», — объясняет Ульмер. Но люди и вся Вселенная состоят из протонов, из материи в целом. Не представляет ли антиматерия огромную опасность?

Сейчас во Вселенной есть античастицы, но они крайне редки. Почему существует такой гигантский избыток материи — один из самых больших вопросов в физике элементарных частиц. Согласно современным физическим знаниям, во время Большого взрыва должно было быть создано равное количество материи и антиматерии. Почему все не взорвалось вспышками света? «Тот факт, что мы существуем, противоречит стандартной модели физики элементарных частиц», — говорит Улмер.

Разве материя и антиматерия не идентичны, за исключением противоположного заряда? Никакой разницы с использованием предыдущих методов измерения пока не обнаружено. Вот почему сейчас строятся лаборатории, которые могут проводить измерения в 1000 раз точнее, чем в ЦЕРН, где ускорители частиц генерируют сильные флуктуации магнитного поля, которые нарушают измерения.

Для транспортировки Сморра, Ульмер и их команда разработали тип электромагнитного контейнера, так называемую ловушку Пеннинга. «Сама ловушка выглядит как стопка колец на пальцах», — объясняет Сморра. Внутренний диаметр около одного сантиметра, длина около трёх сантиметров. Существует также сверхпроводящий магнит, в котором частицы колеблются в высоком вакууме при температуре минус 268 градусов. Общий вес контейнера составляет около 800 килограммов. Таким образом, хотя путешествуют всего несколько сотен субатомных античастиц, для их перевозки необходим грузовик.

Физики могут использовать инструменты, чтобы в реальном времени следить за тем, находятся ли частицы в ловушке Пеннинга во время путешествия. Столкновение или глубокая выбоина были бы неблагоприятными: если бы вибрации были слишком сильными, частицы могли бы вылететь. По мнению экспертов, это не будет представлять опасности для окружающей территории.

Взаимная аннигиляция материи и антиматерии будет происходить на такой минимальной площади, что ее вряд ли можно будет измерить, не говоря уже о том, чтобы увидеть, объясняет Ульмер. Хуземанн подчеркивает: «При минимальном количестве частиц антивещества транспорт не представляет опасности для людей, стоящих на улице».

Если все пойдет хорошо, первая перевозка по автомагистрали Женева-Дюссельдорф – около 780 километров – должна состояться, возможно, в 2029 году.