✖


Jump to content

Антиматерия

(Перенаправлено с Антиматерии )
Не следует путать с темной материей .
Чтобы узнать о других значениях, см. Антивещество (значения) .

Фотография , сделанная камерой Вильсона первого наблюдаемого позитрона , 2 августа 1932 года.
Антиматерия
Диаграмма Фейнмана, показывающая аннигиляцию электрона и позитрона (антиэлектрона), в результате чего образуется фотон, который позже распадается на новую пару электрон-позитрон.
Античастицы
Концепции и явления
Устройства
Использование
Люди и тела
Современная физика

Шредингера и Эйнштейна Уравнения поля
Основатели
Концепции
Филиалы
Ученые
Категории

В современной физике антивещество определяется как материя, состоящая из античастиц (или «партнеров») соответствующих частиц в «обычной» материи, и ее можно рассматривать как материю с обратным зарядом, четностью и временем, известную как обращение CPT . Антивещество возникает в естественных процессах, таких как столкновения космических лучей и некоторые виды радиоактивного распада , но лишь небольшая часть из них успешно соединилась в экспериментах с образованием антиатомов. Небольшое количество античастиц можно генерировать на ускорителях частиц ; однако общее искусственное производство составило всего несколько нанограммов . [1] Никакое макроскопическое количество антиматерии никогда не было собрано из-за чрезвычайной стоимости и сложности производства и обращения. Тем не менее, антивещество является важным компонентом широко доступных приложений, связанных с бета-распадом , таких как позитронно-эмиссионная томография , лучевая терапия и промышленная визуализация.

Теоретически частица и ее античастица (например, протон и антипротон ) имеют одинаковую массу , но противоположный электрический заряд и другие различия в квантовых числах .

Столкновение любой частицы и ее партнера-античастицы приводит к их взаимной аннигиляции , вызывая появление различных пропорций интенсивных фотонов ( гамма-лучей ), нейтрино , а иногда и менее массивных пар частица-античастица. Большая часть полной энергии аннигиляции возникает в виде ионизирующего излучения . Если присутствует окружающее вещество, энергетическое содержание этого излучения будет поглощено и преобразовано в другие формы энергии, такие как тепло или свет. Количество выделяемой энергии обычно пропорционально общей массе столкнувшегося вещества и антивещества в соответствии с известным эквивалентности массы и энергии уравнением E = mc. 2 . [2]

Античастицы связываются друг с другом, образуя антиматерию, так же, как обычные частицы связываются, образуя обычную материю. Например, позитрон (античастица электрона ) и антипротон (античастица протона) могут образовывать атом антиводорода . Ядра . антигелия были созданы искусственно, хотя и с трудом, и являются наиболее сложными антиядрами, наблюдавшимися до сих пор [3] Физические принципы указывают на то, что возможны сложные атомные ядра антивещества, а также антиатомы, соответствующие известным химическим элементам.

Имеются убедительные доказательства того, что наблюдаемая Вселенная почти полностью состоит из обычной материи, а не из равной смеси материи и антиматерии. [4] Эта асимметрия материи и антиматерии в видимой Вселенной является одной из величайших нерешённых проблем физики . [5] Процесс, посредством которого возникло это неравенство между частицами материи и антиматерии, называется бариогенезом .

Определения

[ редактировать ]

Частицы антивещества несут тот же заряд, что и частицы материи, но противоположного знака. То есть антипротон заряжен отрицательно, а антиэлектрон ( позитрон ) заряжен положительно. Нейтроны не несут суммарного заряда, но составляющие его кварки имеют. Протоны и нейтроны имеют барионное число +1, а антипротоны и антинейтроны имеют барионное число –1. электронов равно Точно так же лептонное число +1, а у позитронов – –1. Когда частица и соответствующая ей античастица сталкиваются, они обе преобразуются в энергию. [6] [7] [8]

Французский seetee , обозначающий «сделанный из антиматерии или относящийся к ней» термин contraterrene , привел к инициализму «CT» и научно-фантастическому термину « » . [9] как используется в таких романах, как Seetee Ship . [10]

Концептуальная история

[ редактировать ]

Идея негативной материи появляется в прошлых теориях материи, от которых сейчас отказались. Используя некогда популярную вихревую теорию гравитации , возможность существования материи с отрицательной гравитацией обсуждалась Уильямом Хиксом в 1880-х годах. Между 1880-ми и 1890-ми годами Карл Пирсон предположил существование «сквиртов». [11] и тонет поток эфира . Брызги представляли собой нормальную материю, а раковины — отрицательную материю. Теория Пирсона требовала четвертого измерения, из которого и в который мог течь эфир. [12]

Термин «антиматерия» впервые был использован Артуром Шустером в двух довольно причудливых письмах в журнал Nature в 1898 году. [13] где он ввел этот термин. Он выдвинул гипотезу об антиатомах, а также о целых солнечных системах из антивещества и обсудил возможность аннигиляции материи и антивещества друг друга. Идеи Шустера не были серьезным теоретическим предложением, а всего лишь предположением, и, как и предыдущие идеи, отличались от современной концепции антивещества тем, что обладали отрицательной гравитацией . [14]

Современная теория антивещества началась в 1928 году со статьи [15] Поля Дирака . Дирак понял, что его релятивистская версия волнового уравнения Шредингера для электронов предсказала возможность существования антиэлектронов . Хотя Дирак заложил основу существования этих «антиэлектронов», он поначалу не смог уловить следствия, содержащиеся в его собственном уравнении. Он охотно отдал должное за это открытие Дж. Роберту Оппенгеймеру , чья основополагающая статья «О теории электронов и протонов» (14 февраля 1930 г.) основывалась на уравнении Дирака и приводила доводы в пользу существования положительно заряженного электрона (позитрона). который как аналог электрона должен иметь ту же массу, что и сам электрон. Это означало, что это не мог быть протон, как предполагал Дирак. Дирак далее постулировал существование антиматерии в статье 1931 года, в которой позитрон назывался «антиэлектроном». [16] [17] Они были открыты Карлом Д. Андерсоном в 1932 году и названы позитронами от «положительного электрона». Хотя сам Дирак не использовал термин «антиматерия», его использование естественным образом вытекает из антиэлектронов, антипротонов и т. д. [18] Полная периодическая таблица антивещества была предложена Чарльзом Джане в 1929 году. [19]

Интерпретация Фейнмана -Штюкельберга утверждает, что антивещество и античастицы ведут себя точно так же, как обычные частицы, но путешествуют назад во времени. [20] Это понятие сегодня используется в современной физике элементарных частиц, в диаграммах Фейнмана . [21]

Обозначения

[ редактировать ]

Один из способов обозначить античастицу — добавить черту над символом частицы. Например, протон и антипротон обозначаются как
п
и
п
, соответственно. То же правило применимо, если рассматривать частицу по ее составляющим компонентам. Протон состоит из
в

в

д
кварки , поэтому антипротон должен образоваться из
в

в

д
антикварки . Другое соглашение состоит в том, чтобы различать частицы по положительному и отрицательному электрическому заряду . Таким образом, электрон и позитрон обозначаются просто как
и −
и
и +
соответственно. Однако во избежание путаницы эти две конвенции никогда не смешивают.

Характеристики

[ редактировать ]

Нет никакой разницы в гравитационном поведении материи и антиматерии. Другими словами, при падении антиматерия падает вниз, а не вверх. Это было подтверждено тонким, очень холодным газом из тысяч атомов антиводорода , которые были заключены в вертикальную шахту, окруженную сверхпроводящими электромагнитными катушками. Они могут создать магнитную бутылку, предотвращающую контакт антиматерии с материей и ее аннигиляцию. Затем исследователи постепенно ослабили магнитные поля и обнаружили антиатомы с помощью двух датчиков, когда они ускользали и аннигилировали. Большая часть антиатомов вышла из нижнего отверстия и только четверть — из верхнего. [22]

Существуют убедительные теоретические основания полагать, что, помимо того факта, что античастицы имеют разные знаки всех зарядов (например, электрических и барионных зарядов), материя и антиматерия обладают совершенно одинаковыми свойствами. [23] [24] Это означает, что частица и соответствующая ей античастица должны иметь одинаковую массу и время жизни распада (если они нестабильны). Это также означает, что, например, звезда, состоящая из антивещества («антизвезда»), будет сиять так же, как обычная звезда. [25] Эта идея была проверена экспериментально в 2016 году в эксперименте АЛЬФА , в котором измерялся переход между двумя состояниями с самой низкой энергией антиводорода . Результаты, идентичные результатам для водорода, подтвердили справедливость квантовой механики для антивещества. [26] [27]

Происхождение и асимметрия

[ редактировать ]
Смотрите также: Бариогенез
Видео, показывающее, как ученые использовали детектор гамма-излучения космического телескопа Ферми для обнаружения всплесков антиматерии во время гроз.
Ежедневно на Земле происходит около 500 вспышек гамма-излучения . Красные точки показывают те, которые были обнаружены космическим гамма-телескопом Ферми в 2010 году. Синие области указывают, где могут возникнуть потенциальные молнии для земных гамма- вспышек.

Большая часть материи, наблюдаемой с Земли, похоже, состоит из материи, а не из антиматерии. Если бы существовали области пространства с преобладанием антиматерии, можно было бы обнаружить гамма-лучи, образующиеся в реакциях аннигиляции вдоль границы между областями материи и антиматерии. [28]

Античастицы создаются повсюду во Вселенной , где происходят столкновения частиц высоких энергий. высокой энергии, Космические лучи поражающие атмосферу Земли (или любую другую материю в Солнечной системе ), производят ничтожное количество античастиц в образующихся струях частиц , которые немедленно аннигилируют при контакте с близлежащей материей. Они также могут производиться в таких регионах, как центр Млечного Пути и других галактик, где происходят очень энергичные небесные события (главным образом, взаимодействие релятивистских струй с межзвездной средой ). Присутствие образовавшейся антиматерии можно обнаружить по двум гамма-лучам, образующимся каждый раз, когда позитроны аннигилируют с близлежащей материей. Частота кэВ и длина волны гамма-лучей указывают на то, что каждое из них несет энергию 511 массу (то есть покоя электрона , умноженную на c 2 ).

Наблюдения Европейского космического агентства могут спутника INTEGRAL объяснить происхождение гигантского облака антивещества, окружающего Галактический центр. Наблюдения показывают, что облако асимметрично и соответствует структуре рентгеновских двойных систем (двойных звездных систем, содержащих черные дыры или нейтронные звезды), в основном на одной стороне Галактического центра. Хотя механизм не до конца понятен, он, вероятно, включает в себя образование электрон-позитронных пар, поскольку обычное вещество приобретает кинетическую энергию при падении на остаток звезды . [29] [30]

Антиматерия может существовать в относительно больших количествах в далеких галактиках из-за космической инфляции в первобытные времена Вселенной. Ожидается, что галактики из антивещества, если они существуют, будут иметь тот же химический состав, спектры поглощения и излучения, что и галактики из обычной материи, а их астрономические объекты будут идентичны с точки зрения наблюдений, что затрудняет их различение. [31] НАСА пытается определить, существуют ли такие галактики, ища рентгеновские и гамма-сигналы событий аннигиляции в сталкивающихся сверхскоплениях . [32]

В октябре 2017 года ученые, работающие над экспериментом BASE в ЦЕРН, сообщили об измерении магнитного момента антипротона с точностью 1,5 частей на миллиард. [33] [34] Это согласуется с наиболее точными измерениями магнитного момента протона (также выполненными BASE в 2014 году), что подтверждает гипотезу CPT-симметрии . Это измерение представляет собой первый случай, когда свойство антивещества известно более точно, чем эквивалентное свойство материи.

Квантовая интерферометрия антивещества была впервые продемонстрирована в 2018 году в Лаборатории позитронов (L-NESS) Рафаэля Феррагута в Комо ( Италия ) группой под руководством Марко Джаммарки. [35]

Натуральное производство

[ редактировать ]
Основная статья: Позитронная эмиссия

Позитроны естественным образом производятся в β + при распадах природных радиоактивных изотопов (например, калия-40 ) и при взаимодействии гамма-квантов (испускаемых радиоактивными ядрами) с веществом. Антинейтрино — это еще один вид античастиц, созданных естественной радиоактивностью (β − разлагаться). Многие различные виды античастиц также производятся космическими лучами (и содержатся в них) . В январе 2011 года исследования Американского астрономического общества обнаружили антивещество (позитроны), возникающее над грозовыми облаками; Позитроны производятся в земных вспышках гамма-излучения, создаваемых электронами, ускоренными сильными электрическими полями в облаках. [36] [37] также было обнаружено существование антипротонов в поясах Ван Аллена вокруг Земли С помощью модуля ПАМЕЛА . [38] [39]

Античастицы также образуются в любой среде с достаточно высокой температурой (средняя энергия частиц превышает порог образования пар ). Предполагается, что в период бариогенеза, когда Вселенная была чрезвычайно горячей и плотной, материя и антиматерия постоянно создавались и уничтожались. Наличие оставшейся материи и отсутствие обнаруживаемой оставшейся антиматерии, [40] называется барионной асимметрией . Точный механизм, вызывающий эту асимметрию во время бариогенеза, остается нерешенной проблемой. Одним из необходимых условий этой асимметрии является нарушение CP-симметрии , экспериментально обнаруженное в слабом взаимодействии .

Недавние наблюдения показывают, что черные дыры и нейтронные звезды производят огромное количество позитронно-электронной плазмы через струи. [41] [42]

Наблюдение в космических лучах

[ редактировать ]
Основная статья: Космические лучи

Спутниковые эксперименты обнаружили доказательства присутствия позитронов и нескольких антипротонов в первичных космических лучах, составляющих менее 1% частиц в первичных космических лучах. Эта антиматерия не могла быть полностью создана в результате Большого взрыва, вместо этого считается, что она возникла в результате циклических процессов при высоких энергиях. Например, электрон-позитронные пары могут образовываться в пульсарах , когда цикл вращения намагниченной нейтронной звезды отрывает электрон-позитронные пары от поверхности звезды. Там антиматерия образует ветер, который обрушивается на выбросы прародителей сверхновых. Это выветривание происходит, когда «холодный, намагниченный релятивистский ветер, запускаемый звездой, сталкивается с нерелятивистски расширяющимся выбросом, при ударе образуется система ударных волн: внешняя распространяется в выбросе, а обратная ударная волна распространяется обратно к звезде». ." [43] Первый выброс вещества во внешней ударной волне и второй — образование антивещества в обратной ударной волне — это этапы цикла космической погоды.

Предварительные результаты действующего в настоящее время альфа-магнитного спектрометра ( AMS-02 ) на борту Международной космической станции показывают, что позитроны в космических лучах прибывают без направленности и с энергиями в диапазоне от 10 до 250 ГэВ . В сентябре 2014 года новые результаты с почти вдвое большим объемом данных были представлены на докладе в ЦЕРН и опубликованы в журнале Physical Review Letters. [44] [45] Сообщалось о новом измерении доли позитронов до 500 ГэВ, которое показало, что доля позитронов достигает пика максимум примерно в 16% от общего числа электрон-позитронных событий, около энергии 275 ± 32 ГэВ. При более высоких энергиях, до 500 ГэВ, соотношение позитронов и электронов снова начинает падать. Абсолютный поток позитронов также начинает падать до 500 ГэВ, но достигает максимума при энергиях, намного превышающих энергии электронов, которые достигают максимума около 10 ГэВ. [46] Было высказано предположение, что эти результаты интерпретации связаны с рождением позитронов в событиях аннигиляции массивных частиц темной материи . [47]

Антипротоны космических лучей также имеют гораздо более высокую энергию, чем их аналоги из обычной материи (протоны). Они прибывают на Землю с характерным максимумом энергии 2 ГэВ, что указывает на то, что их образование происходит в принципиально ином процессе, чем протоны космических лучей, которые в среднем имеют лишь одну шестую энергии. [48]

В космических лучах продолжаются поиски более крупных ядер антивещества, таких как ядра антигелия (то есть анти-альфа-частицы). Обнаружение природного антигелия может означать существование крупных структур антивещества, таких как антизвезда. Прототип AMS -02, получивший обозначение AMS-01 , был отправлен в космос на борту космического корабля " Дискавери " на STS-91 в июне 1998 года. Не обнаружив никакого антигелия вообще, AMS-01 установил верхний предел 1,1×10. −6 антигелия к гелию для отношения потоков . [49] В декабре 2016 года AMS-02 сообщил, что обнаружил несколько сигналов, соответствующих ядрам антигелия, среди нескольких миллиардов ядер гелия. Результат еще предстоит проверить, и в настоящее время команда пытается исключить заражение. [50]

Искусственное производство

[ редактировать ]

позитроны

[ редактировать ]
Основная статья: Позитрон

Сообщалось о позитронах [51] в ноябре 2008 года в большом количестве были созданы Ливерморской национальной лабораторией Лоуренса . Лазер . прогонял электроны через золотой мишени ядра , в результате чего входящие электроны испускали энергии кванты , которые распадались как на материю, так и на антиматерию Позитроны обнаруживались с большей скоростью и в большей плотности, чем когда-либо ранее обнаруженные в лаборатории. В предыдущих экспериментах было получено меньшее количество позитронов с использованием лазеров и мишеней толщиной с бумагу; новые модели показали, что короткие вспышки сверхмощных лазеров и золото толщиной в миллиметр являются гораздо более эффективным источником. [52]

В 2023 году о производстве первой электрон-позитронной пучковой плазмы сообщило сотрудничество под руководством исследователей из Оксфордского университета, работающих с Институтом высоких излучений в материалах (HRMT). [53] объект в ЦЕРН . [54] Пучок продемонстрировал самый высокий выход позитронов, достигнутый до сих пор в лабораторных условиях. В эксперименте использовался пучок протонов с энергией 440 ГэВ. протоны из суперпротонного синхротрона и облучили преобразователь частиц, состоящий из углерода и тантала . Это дало в общей сложности электрон-позитронные пары посредством процесса ливня частиц . Создаваемые парные пучки имеют объем, заполняющий несколько сфер Дебая , и, таким образом, способны поддерживать коллективные плазменные колебания. [54]

Антипротоны, антинейтроны и антиядра

[ редактировать ]
Основные статьи: Антипротон и Антинейтрон

Существование антипротона было экспериментально подтверждено в 1955 году Калифорнийского университета в Беркли физиками Эмилио Сегре и Оуэном Чемберленом , за что они были удостоены Нобелевской премии по физике 1959 года . [55] Антипротон состоит из двух верхних антикварков и одного нижнего антикварка (
в

в

д
). Все измеренные свойства антипротона совпадают с соответствующими свойствами протона, за исключением того, что антипротон имеет противоположный электрический заряд и магнитный момент по сравнению с протоном. Вскоре после этого, в 1956 году, антинейтрон был открыт в результате протон-протонных столкновений в Беватроне ( Национальная лаборатория Лоуренса Беркли ) Брюсом Корком и его коллегами. [56]

Помимо антибарионов созданы антиядра, состоящие из многократно связанных антипротонов и антинейтронов. Обычно они производятся при энергиях, слишком высоких для образования атомов антивещества (со связанными позитронами вместо электронов). В 1965 году группа исследователей под руководством Антонино Зичичи сообщила о производстве ядер антидейтерия на протонном синхротроне в ЦЕРНе . [57] Примерно в то же время о наблюдениях ядер антидейтерия сообщила группа американских физиков на синхротроне переменного градиента в Брукхейвенской национальной лаборатории . [58]

Атомы антиводорода

[ редактировать ]
Основная статья: Антиводород
Объекты антивещества
Антипротонное кольцо низкой энергии (1982–1996)
Антипротонный аккумулятор антипротонов Производство
Коллектор антипротонов Замедленные и запасенные антипротоны
Фабрика антиматерии (2000 – настоящее время)
Антипротонный замедлитель (АД) Замедляет антипротоны
Антипротонное кольцо сверхнизкой энергии (ЕЛЕНА) Тормозит антипротоны, полученные от АД.

В 1995 году ЦЕРН объявил, что успешно создал девять горячих атомов антиводорода, реализовав концепцию SLAC / Fermilab во время эксперимента PS210 . Эксперимент проводился с использованием низкоэнергетического антипротонного кольца (LEAR) под руководством Уолтера Олерта и Марио Макри. [59] Фермилаб вскоре подтвердила выводы ЦЕРН, произведя на своих предприятиях около 100 атомов антиводорода. Атомы антиводорода, созданные в ходе PS210 и последующих экспериментов (как в ЦЕРН, так и в Фермилабе), были чрезвычайно энергичными и не очень подходили для изучения. Чтобы решить это препятствие и лучше понять антиводород, в конце 1990-х годов были созданы два коллаборации, а именно ATHENA и ATRAP .

В 1999 году ЦЕРН активировал Антипротонный замедлитель , устройство, способное замедлять антипротоны с 3,5 ГэВ до 5,3 МэВ – все еще слишком «горячее», чтобы производить эффективный для исследования антиводород, но это огромный шаг вперед. В конце 2002 года проект ATHENA объявил, что создал первый в мире «холодный» антиводород. [60] Вскоре после этого проект ATRAP опубликовал аналогичные результаты. [61] Антипротоны, использованные в этих экспериментах, охлаждались путем их замедления с помощью антипротонного замедлителя, пропускания через тонкий лист фольги и, наконец, захвата в ловушку Пеннинга-Мальмберга . [62] В целом процесс охлаждения работоспособен, но крайне неэффективен; примерно 25 миллионов антипротонов покидают антипротонный замедлитель и примерно 25 000 попадают в ловушку Пеннинга-Мальмберга, что составляет около ⁠ или 0,1 1/1000 % от ⁠ первоначальной суммы.

Антипротоны в первоначальной ловушке все еще горячие. Для дальнейшего охлаждения их смешивают с электронной плазмой. Электроны в этой плазме охлаждаются посредством циклотронного излучения, а затем симпатически охлаждают антипротоны посредством кулоновских столкновений. В конце концов, электроны удаляются под действием кратковременных электрических полей, в результате чего остаются антипротоны с энергией менее 100 мэВ . [63] Пока антипротоны охлаждаются в первой ловушке, небольшое облако позитронов захватывается из радиоактивного натрия в позитронном аккумуляторе типа Сурко. [64] Затем это облако снова захватывается во вторую ловушку рядом с антипротонами. Манипуляции с электродами-ловушками затем направляют антипротоны в позитронную плазму, где некоторые из них соединяются с антипротонами, образуя антиводород. На этот нейтральный антиводород не влияют электрические и магнитные поля, используемые для захвата заряженных позитронов и антипротонов, и в течение нескольких микросекунд антиводород попадает на стенки ловушки, где аннигилирует. Таким способом было создано несколько сотен миллионов атомов антиводорода.

В 2005 году ATHENA распалась, и некоторые из бывших участников (вместе с другими) сформировали Коллаборацию ALPHA , которая также базируется в ЦЕРНе. Конечная цель этой работы — проверить симметрию CPT путем сравнения атомных спектров водорода ) и антиводорода (см. Спектральный ряд водорода . [65]

Большинство востребованных высокоточных испытаний свойств антиводорода можно было выполнить только в том случае, если антиводород был захвачен, то есть удерживался на месте в течение относительно длительного времени. Хотя атомы антиводорода электрически нейтральны, спины составляющих их частиц создают магнитный момент . Эти магнитные моменты могут взаимодействовать с неоднородным магнитным полем; некоторые атомы антиводорода могут быть притянуты к магнитному минимуму. Такой минимум может быть создан комбинацией зеркального и мультипольного полей. [66] Антиводород можно захватить в такую ​​ловушку с магнитным минимумом (минимум-B); В ноябре 2010 года коллаборация АЛЬФА объявила, что им удалось поймать таким образом 38 атомов антиводорода примерно за шестую долю секунды. [67] [68] Это был первый случай, когда нейтральная антиматерия оказалась в ловушке.

26 апреля 2011 года АЛЬФА объявила, что им удалось захватить 309 атомов антиводорода, некоторые из которых находились на протяжении 1000 секунд (около 17 минут). Это было дольше, чем нейтральная антиматерия когда-либо ранее задерживалась. [69] АЛЬФА использовала эти захваченные атомы, чтобы начать исследование спектральных свойств антиводорода. [70]

В 2016 году был построен новый антипротонный замедлитель и охладитель ЕЛЕНА (Extra Low Energy Antiproton decelerator). Он забирает антипротоны из антипротонного замедлителя и охлаждает их до 90 кэВ, что достаточно «холодно» для изучения. Эта машина работает за счет использования высокой энергии и ускорения частиц внутри камеры. В секунду можно захватывать более ста антипротонов, что является огромным улучшением, но для создания нанограмма антиматерии все равно потребуется несколько тысяч лет.

Самым большим ограничивающим фактором в крупномасштабном производстве антиматерии является доступность антипротонов. В последних данных, опубликованных ЦЕРН, говорится, что при полной эксплуатации их установки способны производить десять миллионов антипротонов в минуту. [71] потребуется 100 миллиардов лет Если предположить 100%-ное превращение антипротонов в антиводород, то для производства 1 грамма или 1 моля антиводорода (приблизительно 6,02 × 10 23 атомы антиводорода). Однако ЦЕРН производит только 1% антиматерии, которую производит Фермилаб, и ни одна из них не предназначена для производства антиматерии. По словам Джеральда Джексона, используя уже используемые сегодня технологии, мы способны производить и улавливать 20 граммов частиц антивещества в год при ежегодных затратах в 670 миллионов долларов на установку. [72]

Антигелий

[ редактировать ]

Ядра антигелия-3 ( 3
Он
) впервые наблюдались в 1970-е годы в экспериментах по протон-ядерным столкновениям в Институте физики высоких энергий группой Ю. Прокошкина (Подмосковное Протвино, СССР) [73] и позже созданный в экспериментах по столкновению ядер с ядрами. [74] Столкновения ядер между ядрами приводят к образованию антиядер в результате слияния антипротонов и антинейтронов, образующихся в этих реакциях. В 2011 году детектор STAR сообщил о наблюдении искусственно созданных ядер антигелия-4 (анти-альфа-частиц) ( 4
Он
) от таких столкновений. [75]

По состоянию на 2021 год Альфа -магнитный спектрометр на Международной космической станции зарегистрировал восемь событий, которые, по-видимому, указывают на обнаружение антигелия-3. [76] [77]

Сохранение

[ редактировать ]

Антиматерию нельзя хранить в контейнере из обычной материи, потому что антиматерия реагирует с любой материей, к которой прикасается, уничтожая себя и такое же количество контейнера. Антиматерия в виде заряженных частиц может удерживаться с помощью комбинации электрического и магнитного полей в устройстве, называемом ловушкой Пеннинга . Однако это устройство не может содержать антиматерию, состоящую из незаряженных частиц, для чего атомные ловушки используются . В частности, такая ловушка может использовать дипольный момент ( электрический или магнитный ) захваченных частиц. В высоком вакууме частицы материи или антиматерии могут быть пойманы и охлаждены слегка нерезонансным лазерным излучением с использованием магнитооптической ловушки или магнитной ловушки . Мелкие частицы также можно суспендировать с помощью оптического пинцета , используя высокосфокусированный лазерный луч. [78]

В 2011 году ученым ЦЕРН удалось сохранить антиводород примерно 17 минут. [79] Рекорд по хранению античастиц на данный момент принадлежит эксперименту TRAP в ЦЕРНе: антипротоны выдерживались в ловушке Пеннинга 405 дней. [80] В 2018 году было сделано предложение разработать достаточно продвинутую технологию сдерживания, чтобы удержать миллиард антипротонов в портативном устройстве, которое можно будет отправить в другую лабораторию для дальнейших экспериментов. [81]

Расходы

[ редактировать ]

Ученые утверждают, что антиматерия — самый дорогой материал в производстве. [82] В 2006 году Джеральд Смит подсчитал, что за 250 миллионов долларов можно произвести 10 миллиграммов позитронов. [83] (эквивалент 25 миллиардов долларов за грамм); в 1999 году НАСА назвало цифру в 62,5 триллиона долларов за грамм антиводорода. [82] Это связано с тем, что производство затруднено (в реакциях в ускорителях частиц образуется лишь очень мало антипротонов), а также потому, что существует более высокий спрос на другие виды использования ускорителей частиц . стоило несколько сотен миллионов швейцарских франков . По данным ЦЕРН, производство около 1 миллиардной грамма (количество, используемое до сих пор для столкновений частиц и античастиц) [84] Для сравнения, стоимость Манхэттенского проекта по созданию первого атомного оружия оценивалась в 23 миллиарда долларов с учетом инфляции в 2007 году. [85]

Несколько исследований, финансируемых Институтом передовых концепций НАСА, изучают возможность использования магнитных совков для сбора антивещества, которое естественным образом встречается в поясе Ван Аллена на Земле и, в конечном счете, в поясах газовых гигантов, таких как Юпитер , в идеале в более низкая стоимость за грамм. [86]

Использование

[ редактировать ]

Медицинский

[ редактировать ]
Система ПЭТ/КТ

Реакции между веществом и антивеществом находят практическое применение в медицинской визуализации, например, в позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). При положительном бета-распаде нуклид теряет избыточный положительный заряд , испуская позитрон (в этом же случае протон становится нейтроном, а нейтрино также испускается ). Нуклиды с избыточным положительным зарядом легко получаются в циклотроне и широко используются в медицинских целях. В ходе лабораторных экспериментов также было показано, что антипротоны могут лечить некоторые виды рака с помощью аналогичного метода, который в настоящее время используется для ионной (протонной) терапии. [87]

Топливо

[ редактировать ]

Изолированная и хранящаяся антиматерия может быть использована в качестве топлива для межпланетных или межзвездных путешествий. [88] как часть ядерного импульсного двигателя, катализируемого антивеществом , или другой ракеты на антивеществе . Поскольку плотность энергии антивещества выше, чем у обычного топлива, космический корабль, работающий на антивеществе, будет иметь более высокую удельную тягу, чем обычный космический корабль.

Если бы столкновения вещества и антивещества приводили только к испусканию фотонов , вся масса покоя частиц преобразулась бы в кинетическую энергию . Энергия единицы массы ( 9 × 10 16 Дж/кг ) примерно на 10 порядков превышает химическую энергию , [89] и примерно на 3 порядка превышает потенциальную ядерную энергию , которую можно освободить сегодня с помощью ядерного деления (около 200 МэВ на реакцию деления [90] или 8 × 10 13 Дж/кг ), и примерно на 2 порядка превосходит наилучшие возможные результаты, ожидаемые от термоядерного синтеза (около 6,3 × 10 14 Дж/кг для протон-протонной цепочки ). Реакция 1 кг антивещества с 1 кг вещества даст 1,8 × 10 17  Дж (180 петаджоулей ) энергии (по эквивалентности массы и энергии формуле E = mc 2 ), или приблизительный эквивалент 43 мегатонн в тротиловом эквиваленте – немного меньше, чем мощность 27 000-килограммовой Царь-бомбы , крупнейшего термоядерного оружия , когда-либо взорванного.

Не вся эта энергия может быть использована какой-либо реальной двигательной технологией из-за природы продуктов аннигиляции. Хотя электрон-позитронные реакции приводят к образованию фотонов гамма-излучения, их трудно направить и использовать для тяги. В реакциях между протонами и антипротонами их энергия преобразуется в основном в релятивистские нейтральные и заряженные пионы . Нейтральные пионы распадаются почти сразу (со временем жизни 85 аттосекунд ) на фотоны высокой энергии, но заряженные пионы распадаются медленнее (со временем жизни 26 наносекунд) и могут отклоняться магнитным путем для создания тяги .

Заряженные пионы в конечном итоге распадаются на комбинацию нейтрино (несущих около 22% энергии заряженных пионов) и нестабильных заряженных мюонов (несущих около 78% энергии заряженных пионов), при этом мюоны затем распадаются на комбинацию электронов и позитронов. и нейтрино (ср. распад мюона ; нейтрино в результате этого распада несут около 2/3 энергии мюонов, а это означает, что из исходных заряженных пионов общая доля их энергии, преобразованной в нейтрино тем или иным путем, будет примерно 0,22 + (2/3)⋅0,78 = 0,74 ). [91]

Оружие

[ редактировать ]
Основная статья: Оружие из антивещества

Антивещество рассматривалось как спусковой механизм ядерного оружия. [92] Главным препятствием является сложность производства антиматерии в достаточно больших количествах, и нет никаких доказательств того, что это когда-либо будет осуществимо. [93] Тем не менее, ВВС США финансировали исследования физики антивещества во время Холодной войны и начали рассматривать возможность его использования в оружии не только в качестве спускового крючка, но и в качестве взрывчатого вещества. [94]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ «Десять вещей, которые вы могли не знать об антивеществе» . журнал симметрия . Архивировано из оригинала 8 ноября 2018 года . Проверено 8 ноября 2018 г.
  2. ^ «Капля антиматерии окружает Землю» . 11 августа 2011 г. Архивировано из оригинала 26 сентября 2011 г.
  3. ^ Агакишиев Х.; и др. (Сотрудничество STAR) (2011). «Наблюдение ядра антивещества гелия-4». Природа . 473 (7347): 353–356. arXiv : 1103.3312 . Бибкод : 2011Natur.473..353S . дои : 10.1038/nature10079 . ПМИД   21516103 . S2CID   118484566 .
  4. ^ Канетти, Л.; и др. (2012). «Материя и антиматерия во Вселенной». Нью Дж. Физ . 14 (9): 095012. arXiv : 1204.4186 . Бибкод : 2012NJPh...14i5012C . дои : 10.1088/1367-2630/14/9/095012 . S2CID   119233888 .
  5. ^ Тененбаум, Дэвид (28 декабря 2012 г.). «На шаг ближе: ученые Университета Вашингтона в Мэдисоне помогают объяснить нехватку антиматерии» . Новости Университета Висконсин-Мэдисон . Архивировано из оригинала 28 декабря 2012 года.
  6. ^ Цан, Унг Чан (2013). «Масса, материя, материализация, маттерогенез и сохранение заряда». Международный журнал современной физики Э. 22 (5): 1350027. Бибкод : 2013IJMPE..2250027T . дои : 10.1142/S0218301313500274 . Сохранение материи означает сохранение барионного числа A и лептонного числа L , причем A и L являются алгебраическими числами. Положительные A и L связаны с частицами материи, отрицательные A и L связаны с частицами антивещества. Все известные взаимодействия сохраняют материю.
  7. ^ Цан, Калифорнийский университет (2012). «Отрицательные числа и частицы антивещества». Международный журнал современной физики Э. 21 (1): 1250005-1–1250005-23. Бибкод : 2012IJMPE..2150005T . дои : 10.1142/S021830131250005X . Частицы антиматерии характеризуются отрицательным барионным числом A и/или отрицательным лептонным L. числом Материализация и аннигиляция подчиняются сохранению A и L (связанному со всеми известными взаимодействиями).
  8. ^ Дирак, Поль AM (1965). Нобелевские лекции по физике (PDF) . Том. 12. Амстердам-Лондон-Нью-Йорк: Эльзевир. стр. 320–325. Архивировано (PDF) из оригинала 10 октября 2019 г. Проверено 10 октября 2019 г.
  9. ^ «Антиматерия» . Энциклопедия научной фантастики . Архивировано из оригинала 28 июля 2019 года . Проверено 10 октября 2019 г.
  10. ^ Маккаффери, Ларри (июль 1991 г.). «Интервью с Джеком Уильямсоном» . Научно-фантастические исследования . 18 (54). Архивировано из оригинала 12 сентября 2006 года.
  11. ^ Пирсон, К. (1891). «Эфирные брызги». Американский журнал математики . 13 (4): 309–72. дои : 10.2307/2369570 . JSTOR   2369570 .
  12. ^ Краг, Х. (2002). Квантовые поколения: история физики двадцатого века . Издательство Принстонского университета . стр. 5–6. ISBN  978-0-691-09552-3 .
  13. ^ Шустер, А. (1898). «Потенциальная материя – праздничная мечта» . Природа . 58 (1503): 367. Бибкод : 1898Natur..58..367S . дои : 10.1038/058367a0 . S2CID   4046342 . Архивировано из оригинала 10 октября 2021 года . Проверено 31 августа 2020 г.
  14. ^ Харрисон, скорая помощь (16 марта 2000 г.). Космология: Наука о Вселенной (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета . стр. 266, 433. ISBN.  978-0-521-66148-5 . Архивировано из оригинала 10 октября 2021 года . Проверено 31 августа 2020 г.
  15. ^ Дирак, ПАМ (1928). «Квантовая теория электрона» . Труды Королевского общества А. 117 (778): 610–624. Бибкод : 1928RSPSA.117..610D . дои : 10.1098/rspa.1928.0023 . JSTOR   94981 .
  16. ^ Дирак, Поль (1931). «Квантовые особенности в электромагнитном поле» . Труды Лондонского королевского общества. Серия А, содержащая статьи математического и физического характера . 133 (821): 60–72. Бибкод : 1931РСПСА.133...60Д . дои : 10.1098/rspa.1931.0130 . ISSN   0950-1207 .
  17. ^ «Открытие позитрона» . timeline.web.cern.ch . Проверено 23 октября 2023 г.
  18. ^ Каку, М.; Томпсон, Дж.Т. (1997). За пределами Эйнштейна: космические поиски теории Вселенной . Издательство Оксфордского университета . стр. 179–180. ISBN  978-0-19-286196-2 .
  19. ^ Стюарт, Пи Джей (2010). «Шарль Жане: Непризнанный гений периодической системы». Основы химии . 12 (1): 5–15. дои : 10.1007/s10698-008-9062-5 . S2CID   171000209 .
  20. ^ Канетти, Л.; Древес, М.; Шапошников, М. (2012). «Материя и антиматерия во Вселенной». Новый журнал физики . 14 (9): 095012. arXiv : 1204.4186 . Бибкод : 2012NJPh...14i5012C . дои : 10.1088/1367-2630/14/9/095012 . S2CID   119233888 .
  21. ^ Гриффитс, диджей (2008). Введение в элементарные частицы (2-е изд.). Джон Уайли и сыновья . п. 61. ИСБН  978-3-527-40601-2 .
  22. ^ Кастельвекки, Д. (5 октября 2023 г.). «Антиматерия падает вниз, а не вверх». Природа . 622 (7981): 14–15. дои : 10.1038/d41586-023-03043-0 . ПМИД   37759123 . S2CID   263121330 .
  23. ^ Долгов, А.Д. (2002). «Космологическая асимметрия материи-антиматерии и антиматерия во Вселенной». arXiv : hep-ph/0211260 .
  24. ^ Это следствие теоремы CPT.
  25. ^ Как сказал Дирак в 1933 г., вполне возможно, что для некоторых звезд все наоборот: эти звезды состоят в основном из позитронов и отрицательных протонов. На самом деле звезд каждого вида может быть по половине. Оба типа звезд имели бы совершенно одинаковые спектры, и не было бы никакой возможности различить их современными астрономическими методами. Дирак 1965 , с. 325
  26. ^ Кастельвекки, Д. (19 декабря 2016 г.). «Эфемерные атомы антиматерии, зафиксированные в ходе эпохального лазерного испытания». Природа . дои : 10.1038/nature.2016.21193 . S2CID   125464517 .
  27. ^ Ахмади, М; и др. (19 декабря 2016 г.). «Наблюдение перехода 1S–2S в захваченном антиводороде» . Природа . 541 (7638): 506–510. Бибкод : 2017Natur.541..506A . дои : 10.1038/nature21040 . hdl : 1828/11655 . ПМИД   28005057 .
  28. ^ Сатер, Э. (1999). «Тайна асимметрии материи» (PDF) . Линия луча . 26 (1): 31. Архивировано (PDF) из оригинала 12 октября 2008 г. . Проверено 22 июня 2008 г.
  29. ^ «Интеграл обнаруживает, что облако антивещества в галактике однобокое» . Европейское космическое агентство . 9 января 2008 г. Архивировано из оригинала 18 июня 2008 г. Проверено 24 мая 2008 г.
  30. ^ Вайденпойнтнер, Г.; и др. (2008). «Асимметричное распределение позитронов в галактическом диске, обнаруженное с помощью γ-лучей». Природа . 451 (7175): 159–162. Бибкод : 2008Natur.451..159W . дои : 10.1038/nature06490 . ПМИД   18185581 . S2CID   4333175 .
  31. ^ Клоуз, FE (2009). Антивещество . Издательство Оксфордского университета. п. 114. ИСБН  978-0-19-955016-6 .
  32. ^ «В поисках первичной антиматерии» . НАСА . 30 октября 2008 г. Архивировано из оригинала 16 марта 2010 г. Проверено 18 июня 2010 г.
  33. ^ Адамсон, А. (19 октября 2017 г.). «Вселенная на самом деле не должна существовать: Большой взрыв произвел равное количество материи и антиматерии» . TechTimes.com . Архивировано из оригинала 26 октября 2017 года . Проверено 26 октября 2017 г.
  34. ^ Сморра, К.; и др. (20 октября 2017 г.). «Измерение магнитного момента антипротона в частях на миллиард» . Природа . 550 (7676): 371–374. Бибкод : 2017Natur.550..371S . дои : 10.1038/nature24048 . ПМИД   29052625 .
  35. ^ Сала, С.; Арига, А.; Эредитато, А.; Феррагут, Р.; Джаммарки, М.; Леоне, М.; Пистилло, К.; Скамполи, П. (2019). «Первая демонстрация волновой интерферометрии антивещества» . Достижения науки . 5 (5): eaav7610. Бибкод : 2019SciA....5.7610S . дои : 10.1126/sciadv.aav7610 . ПМК   6499593 . ПМИД   31058223 .
  36. ^ «Антиматерия попала в потоки гроз на Земле» . Би-би-си. 11 января 2011 года. Архивировано из оригинала 12 января 2011 года . Проверено 11 января 2011 г.
  37. ^ Кастельвекки, Давиде (2015). «В грозовых облаках обнаружена неконтролируемая антиматерия» . Научный американец . 521 (7551): 135. Бибкод : 2015Natur.521..135C . дои : 10.1038/521135а . ПМИД   25971485 . Архивировано из оригинала 14 мая 2015 года . Проверено 14 мая 2015 г.
  38. ^ Адриани, О.; и др. (2011). «Открытие антипротонов космических лучей, захваченных в геомагнитных ловушках». Астрофизический журнал . 737 (2): Л29. arXiv : 1107.4882 . Бибкод : 2011ApJ...737L..29A . дои : 10.1088/2041-8205/737/2/L29 .
  39. ^ Тан, Кер (10 августа 2011 г.). «Антиватерия обнаружена на орбите Земли – впервые» . Национальное географическое общество . Архивировано из оригинала 10 октября 2011 года . Проверено 12 августа 2011 г.
  40. ^ «Что случилось с антиматерией?» . НАСА . 29 мая 2000 г. Архивировано из оригинала 4 июня 2008 г. Проверено 24 мая 2008 г.
  41. ^ Уордл, JFC; Хоман, округ Колумбия; Оджа, Р.; Робертс, Д.Х. (1998). «Электрон-позитронные струи, связанные с квазаром 3C 279» (PDF) . Природа . 395 (6701): 457. Бибкод : 1998Natur.395..457W . дои : 10.1038/26675 . hdl : 11603/17540 . S2CID   4413709 . Архивировано (PDF) из оригинала 4 апреля 2016 г.
  42. ^ «НАСА - огромное облако антиматерии, обнаруженное в двойных звездах» . Архивировано из оригинала 7 марта 2016 года.
  43. ^ Серпико, П.Д. (декабрь 2012 г.). «Астрофизические модели происхождения позитронного «избытка» ». Астрофизика частиц . 39–40: 2–11. arXiv : 1108.4827 . Бибкод : 2012APh....39....2S . doi : 10.1016/j.astropartphys.2011.08.007 . S2CID   59323641 .
  44. ^ Аккардо, Л.; и др. (Сотрудничество AMS) (18 сентября 2014 г.). «Высокостатистическое измерение доли позитронов в первичных космических лучах 0,5–500 ГэВ с помощью альфа-магнитного спектрометра на Международной космической станции» (PDF) . Письма о физических отзывах . 113 (12): 121101. Бибкод : 2014PhRvL.113l1101A . doi : 10.1103/PhysRevLett.113.121101 . ПМИД   25279616 . Архивировано (PDF) из оригинала 17 октября 2014 г.
  45. ^ Ширбер, М. (2014). «Краткий обзор: еще больше намеков на темную материю из космических лучей?» . Письма о физических отзывах . 113 (12): 121102. arXiv : 1701.07305 . Бибкод : 2014PhRvL.113l1102A . дои : 10.1103/PhysRevLett.113.121102 . hdl : 1721.1/90426 . ПМИД   25279617 . S2CID   2585508 . Архивировано из оригинала 29 ноября 2019 года . Проверено 22 августа 2018 г.
  46. ^ «Новые результаты альфа-магнитного спектрометра на Международной космической станции» (PDF) . AMS-02 в НАСА . Архивировано (PDF) из оригинала 23 сентября 2014 года . Проверено 21 сентября 2014 г.
  47. ^ Агилар, М.; и др. (2013). «Первый результат работы альфа-магнитного спектрометра на Международной космической станции: прецизионное измерение доли позитронов в первичных космических лучах 0,5–350 ГэВ» . Письма о физических отзывах . 110 (14): 141102. Бибкод : 2013PhRvL.110n1102A . doi : 10.1103/PhysRevLett.110.141102 . hdl : 1721.1/81241 . ПМИД   25166975 . Архивировано из оригинала 19 апреля 2017 года.
  48. ^ Москаленко И.В.; Стронг, AW; Ормс, Дж. Ф.; Потгитер, М.С. (январь 2002 г.). «Вторичные антипротоны и распространение космических лучей в Галактике и гелиосфере». Астрофизический журнал . 565 (1): 280–296. arXiv : astro-ph/0106567 . Бибкод : 2002ApJ...565..280M . дои : 10.1086/324402 . S2CID   5863020 .
  49. ^ Агилар, М.; и др. (Сотрудничество AMS) (август 2002 г.). «Альфа-магнитный спектрометр (AMS) на Международной космической станции: Часть I - результаты испытательного полета на космическом корабле». Отчеты по физике . 366 (6): 331–405. Бибкод : 2002PhR...366..331A . дои : 10.1016/S0370-1573(02)00013-3 . hdl : 2078.1/72661 . S2CID   122726107 .
  50. ^ Джошуа Сокол (апрель 2017 г.). «Гигантский космический магнит, возможно, захватил антигелий, что поднимает идею о наличии в космосе скоплений антивещества» . Наука . дои : 10.1126/science.aal1067 . Архивировано из оригинала 1 ноября 2019 года . Проверено 1 ноября 2019 г.
  51. ^ «Миллиарды частиц антиматерии созданы в лаборатории» (Пресс-релиз). Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса . 3 ноября 2008 г. Архивировано из оригинала 6 декабря 2015 г. . Проверено 19 ноября 2008 г.
  52. ^ «Лазер создает миллиарды частиц антивещества» . Журнал «Космос» . 19 ноября 2008 г. Архивировано из оригинала 22 мая 2009 г. . Проверено 1 июля 2009 г.
  53. ^ Эфтимиопулос, я; Хесслер, К; Гайяр, Х; Гренье, Д; Меддахи, М; Трилье, П; Пардонс, А; Тайс, К; Харитонидис, Н; Эврар, С; Винке, Х; Лаццарони, М (2011). «HiRadMat: новая установка по облучению для испытаний материалов в ЦЕРН» . 2-я Международная конференция по ускорителям частиц .
  54. ^ Перейти обратно: а б Эроусмит, компакт-диск; Саймон, П.; Бильбао, Пенсильвания; Ботт, AFA; Бургер, С.; Чен, Х.; Круз, Флорида; Давенн, Т.; Эфтимиопулос, И.; Фрула, Д.Х.; Гойо, А.; Гудмундссон, Дж.Т.; Хабербергер, Д.; Холлидей, JWD; Ходж, Т. (12 июня 2024 г.). «Лабораторная реализация релятивистских пучков парной плазмы» . Природные коммуникации . 15 (1): 5029. arXiv : 2312.05244 . Бибкод : 2024NatCo..15.5029A . дои : 10.1038/s41467-024-49346-2 . ISSN   2041-1723 . ПМИД   38866733 .
  55. ^ «Все Нобелевские премии по физике» . Архивировано из оригинала 23 июля 2010 года.
  56. ^ «Прорыв: век физики в Беркли, 1868–1968» . Регенты Калифорнийского университета . 2006. Архивировано из оригинала 9 июля 2010 года . Проверено 18 ноября 2010 г.
  57. ^ Массам, Т.; Мюллер, Т.; Ригини, Б.; Шнееганс, М.; Зичичи, А. (1965). «Экспериментальное наблюдение образования антидейтрона». Иль Нуово Чименто . 39 (1): 10–14. Бибкод : 1965NCimS..39...10M . дои : 10.1007/BF02814251 . S2CID   122952224 .
  58. ^ Дорфан, Д.Э.; Идс, Дж.; Ледерман, LM; Ли, В.; Тинг, CC (июнь 1965 г.). «Наблюдение антидейтронов». Письма о физических отзывах . 14 (24): 1003–1006. Бибкод : 1965PhRvL..14.1003D . doi : 10.1103/PhysRevLett.14.1003 .
  59. ^ Габриэль, Джеральд; и др. (Сотрудничество ATRAP) (1996). «Производство и исследование холодного антиводорода» (PDF) . ЦЕРН. стр. 1–21. № SPSLC-I-211. Архивировано (PDF) из оригинала 25 марта 2020 г. Проверено 22 августа 2018 г.
  60. ^ Аморетти, М.; и др. (2002). «Получение и обнаружение холодных атомов антиводорода» . Природа . 419 (6906): 456–459. Бибкод : 2002Natur.419..456A . дои : 10.1038/nature01096 . PMID   12368849 . S2CID   4315273 . Архивировано из оригинала 23 марта 2020 года . Проверено 30 августа 2017 г.
  61. ^ Габриэль, Г.; и др. (2002). «Безфоновое наблюдение холодного антиводорода с полевым ионизационным анализом его состояний» . Письма о физических отзывах . 89 (21): 213401. Бибкод : 2002PhRvL..89u3401G . doi : 10.1103/PhysRevLett.89.213401 . ПМИД   12443407 . Архивировано из оригинала 23 марта 2020 года . Проверено 30 августа 2017 г.
  62. ^ Мальмберг, Дж. Х.; деГрасси, Дж.С. (1975). «Свойства ненейтральной плазмы». Письма о физических отзывах . 35 (9): 577–580. Бибкод : 1975PhRvL..35..577M . doi : 10.1103/PhysRevLett.35.577 .
  63. ^ Габриэль, Г.; и др. (1989). «Охлаждение и замедление захваченных антипротонов ниже 100 мэВ». Письма о физических отзывах . 63 (13): 1360–1363. Бибкод : 1989PhRvL..63.1360G . дои : 10.1103/PhysRevLett.63.1360 . ПМИД   10040547 .
  64. ^ Сурко, СМ; Гривз, Р.Г. (2004). «Новая наука и технология плазмы антивещества и пучков на основе ловушек». Физика плазмы . 11 (5): 2333. Бибкод : 2004PhPl...11.2333S . дои : 10.1063/1.1651487 .
  65. ^ Мэдсен, Н. (2010). «Холодный антиводород: новый рубеж фундаментальной физики» . Философские труды Королевского общества А. 368 (1924): 3671–82. Бибкод : 2010RSPTA.368.3671M . дои : 10.1098/rsta.2010.0026 . ПМИД   20603376 .
  66. ^ Причард, Делавэр; Хайнц, Т.; Шен, Ю. (1983). «Охлаждение нейтральных атомов в магнитной ловушке для прецизионной спектроскопии». Письма о физических отзывах . 51 (21): 1983–1986. Бибкод : 1983PhRvL..51.1983T . doi : 10.1103/PhysRevLett.51.1983 .
  67. ^ Андресен; и др. (2010). «Захваченный антиводород». Природа . 468 (7324): 673–676. Бибкод : 2010Natur.468..673A . дои : 10.1038/nature09610 . ПМИД   21085118 . S2CID   2209534 .
  68. ^ «Атомы антивещества, произведенные и пойманные в ЦЕРНе» . ЦЕРН . 17 ноября 2010 года. Архивировано из оригинала 23 января 2011 года . Проверено 20 января 2011 г.
  69. ^ Коллаборация АЛЬФА (2011). «Удержание антиводорода в течение 1000 секунд» . Физика природы . 7 (7): 558–564. arXiv : 1104.4982 . Бибкод : 2011NatPh...7..558A . дои : 10.1038/nphys2025 . S2CID   17151882 . Архивировано из оригинала 23 марта 2020 года . Проверено 22 августа 2018 г.
  70. ^ Амол, К.; и др. (2012). «Резонансные квантовые переходы в захваченных атомах антиводорода» (PDF) . Природа . 483 (7390): 439–443. Бибкод : 2012Natur.483..439A . дои : 10.1038/nature10942 . hdl : 11568/757495 . ПМИД   22398451 . S2CID   2321196 . Архивировано (PDF) из оригинала 23 марта 2020 г. Проверено 25 октября 2017 г.
  71. ^ Мэдсен, Н. (2010). «Холодный антиводород: новый рубеж фундаментальной физики» . Философские труды Королевского общества А. 368 (1924): 3671–82. Бибкод : 2010RSPTA.368.3671M . дои : 10.1098/rsta.2010.0026 . ПМИД   20603376 . Архивировано из оригинала 29 марта 2020 года . Проверено 9 сентября 2019 г.
  72. ^ Джексон, Джеральд (декабрь 2022 г.). «Движение на основе антивещества для исследования экзопланет» . Ядерные технологии . 208 (1): С107–С112. Бибкод : 2022NucTe.208S.107J . дои : 10.1080/00295450.2021.1997057 .
  73. ^ Antipov, Y. M.; et al. (1974). "Observation of antihelium3 (in Russian)". Yadernaya Fizika . 12 : 311.
  74. ^ Арсенеску, Р.; и др. (2003). «Производство антигелия-3 в столкновениях свинца со свинцом при энергии 158 А ГэВ/ c » . Новый журнал физики . 5 (1): 1. Бибкод : 2003NJPh....5....1A . дои : 10.1088/1367-2630/5/1/301 .
  75. ^ Агакишиев Х.; и др. (2011). «Наблюдение ядра антивещества гелия-4». Природа . 473 (7347): 353–356. arXiv : 1103.3312 . Бибкод : 2011Natur.473..353S . дои : 10.1038/nature10079 . ПМИД   21516103 . S2CID   118484566 .
  76. ^ Лия Крейн (1 мая 2021 г.). «Звезды антиматерии могут скрываться в окрестностях Солнечной системы» . Новый учёный . Архивировано из оригинала 1 мая 2021 года . Проверено 1 мая 2021 г.
  77. ^ Джошуа Сокол (19 апреля 2017 г.). «Гигантский космический магнит, возможно, захватил антигелий, что поднимает идею о наличии в космосе скоплений антивещества» . Наука . дои : 10.1126/science.aal1067 . Архивировано из оригинала 1 мая 2021 года . Проверено 1 мая 2021 г.
  78. ^ Блаум, К.; Райзен, MG; Квинт, В. (2014). «Экспериментальная проверка принципа слабой эквивалентности антиводорода на будущей установке FLAIR». Международный журнал современной физики: серия конференций . 30 : 1460264. Бибкод : 2014IJMPS..3060264B . дои : 10.1142/S2010194514602646 . hdl : 11858/00-001M-0000-001A-152D-1 .
  79. ^ «Антиматерия факта» . Экономист . 9 июня 2011 г. Архивировано из оригинала 17 февраля 2014 г.
  80. ^ Селлнер, С.; Бесирли, М.; Бохман, М.; Борхерт, MJ; Харрингтон, Дж.; Хигучи, Т.; Мозер, А.; Нагахама, Х.; Шнайдер, Г.; Сморра, К.; Танака, Т.; Блаум, К.; Мацуда, Ю.; Оспелкаус, К.; Квинт, В.; Уолц, Дж.; Ямадзаки, Ю.; Улмер, С. (2017). «Улучшенный предел непосредственно измеренного времени жизни антипротона» . Новый журнал физики . 19 (8): 083023. Бибкод : 2017NJPh...19h3023S . дои : 10.1088/1367-2630/aa7e73 .
  81. ^ Гибни, Э. (2018). «Физики планируют первый выход антивещества – в фургоне» . Природа . 554 (7693): 412–413. Бибкод : 2018Natur.554..412G . дои : 10.1038/d41586-018-02221-9 . ПМИД   29469122 . S2CID   4448531 .
  82. ^ Перейти обратно: а б «Достигая звезд: ученые изучают возможность использования антиматерии и термоядерного синтеза для приведения в движение космических кораблей будущего» . НАСА . 12 апреля 1999 года. Архивировано из оригинала 12 июня 2010 года . Проверено 11 июня 2010 г. Антиматерия — самое дорогое вещество на Земле
  83. ^ Штайгервальд, Б. (14 марта 2006 г.). «Новый и улучшенный космический корабль на антиматерии для миссий на Марс» . НАСА . Архивировано из оригинала 6 августа 2011 года . Проверено 11 июня 2010 г. «Приблизительная оценка производства 10 миллиграммов позитронов, необходимых для миссии человека на Марс, составляет около 250 миллионов долларов с использованием технологии, которая в настоящее время находится в стадии разработки», — сказал Смит.
  84. ^ «Вопросы и ответы по антиматерии» . ЦЕРН . 2001. Архивировано из оригинала 21 апреля 2008 года . Проверено 24 мая 2008 г.
  85. ^ «Манхэттенский проект: Подготовительная комиссия ОДВЗЯИ» . Архивировано из оригинала 22 декабря 2014 года.
  86. ^ Бикфорд, Дж. (август 2007 г.). «Извлечение античастиц, сконцентрированных в планетарных магнитных полях» (PDF) . НАСА и Лаборатория Дрейпера. Архивировано (PDF) из оригинала 23 июля 2008 г.
  87. ^ Льюис, РА; Смит, Джорджия; Хау, SD (1997). «Переносные антипротонные ловушки и медицинское применение» (PDF) . Сверхтонкие взаимодействия . 109 (1–4): 155. Бибкод : 1997HyInt.109..155L . дои : 10.1023/А:1012653416870 . S2CID   120402661 . Архивировано из оригинала (PDF) 22 августа 2011 года.
  88. ^ Шмидт, Г. Р. (1999). «Производство антивещества для краткосрочных двигателей». 35-я совместная конференция и выставка по двигательной технике . Американский институт аэронавтики и астронавтики. дои : 10.2514/6.1999-2691 .
  89. ^ (по сравнению с образованием воды при 1,56 × 10 7 Дж/кг , например)
  90. ^ Сауэрби, М.Г. «§4.7 Ядерное деление и синтез, а также взаимодействие нейтронов» . Кэй и Лаби: Таблица физических и химических констант . Национальная физическая лаборатория . Архивировано из оригинала 5 марта 2010 года . Проверено 18 июня 2010 г.
  91. ^ Боровский, СК (1987). «Сравнение термоядерных и антипротонных двигательных установок» (PDF) . Технический меморандум НАСА 107030 . НАСА . стр. 5–6 (стр. 6–7 в формате pdf). АИАА–87–1814. Архивировано из оригинала (PDF) 28 мая 2008 года . Проверено 24 мая 2008 г.
  92. ^ «Оружие из антивещества» . Архивировано из оригинала 24 апреля 2013 года.
  93. ^ Гспонер, Андре; Хурни, Жан-Пьер (1987). «Физика термоядерного синтеза и термоядерных взрывов, вызванных антиматерией». В Веларде, Г.; Мингес, Э. (ред.). Материалы Международной конференции по новым ядерно-энергетическим системам, Мадрид, июнь/июль 1986 г. Том. 4. Всемирная научная . стр. 66–169. arXiv : физика/0507114 . Бибкод : 2005физика...7114G .
  94. ^ Дэвидсон, Кей (4 октября 2004 г.). «ВВС разрабатывают оружие из антиматерии / Программа была публично разрекламирована, затем последовал официальный приказ о неразглашении информации» . Сфгейт . Архивировано из оригинала 9 июня 2012 года.

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
В Wikiquote есть цитаты, связанные с антиматерией .
Викискладе есть медиафайлы по теме антиматерии .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Antimatter&oldid=1237321041"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 5ad29c11512b88b65a872e7f2572b671__1722220800
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/5a/71/5ad29c11512b88b65a872e7f2572b671.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Antimatter - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)