Един луд план: Първата разходка на антиматерия в микробус

НаукаOFFNews Последна промяна на 22 February 2018 в 11:54 8515 0

Кредит CERN
Антипротоните представят уникален начин за изследване на радиоактивните елементи, произведени в съоръжението за йоно-лъчи ISOLDE на CERN.

Антиматерията е на път да направи първото си пътешествие, съобщава Live Science.

Досега в микробуси пътуваха най-вече независими банди и шпиони под прикритие. Но според публикация в списание Nature, излязла вчера (21 февруари), физици се готвят да опаковат облак от милиарди антипротони, за да изминат "няколкостотин метра" между Лабораторията по физика на антиматерията на CERN и мястото на експеримент, предназначен за проучване на странното поведение на редките радиоактивни ядра, на фундаменталните процеси в атомните ядра и да помогне на астрофизиците да научат повече за вътрешността на неутронните звезди, които съдържат най-гъстата форма на материята във Вселената.

Антипротоните са редки, но изключително важни частици. Всяка частица на материята има двойник от антиматерия с точно обратните физически свойства. И антипротоните са огледалната версия на протоните, положително заредените частици в ядрото на атомите. Когато се сблъскат антипротони с протони, взаимно се унищожават.

В природата частиците антиматерия са доста редки. Позитрони (антиматерийни двойници на електроните) се срещат в мълниите и понякога се появяват в космоса, но се унищожават един друг дълго преди да имат възможност да се натрупат.

Физиците в лабораторията по физика на Европейската организация за ядрени изследвания в близост до Женева ги създават, съобщава Nature, като "ударят протонен лъч в метална мишена, а после драстично забавят появяващите се античастици, така че да могат да бъдат използвани в експерименти". 

Учените планират да използват магнитни и електрически полета, за да улавят облак от антипротони във вакуум. Тогава те ще натоварят капанчето в микробус и ще го закарат на няколкостотин метра до обекта на съседен експеримент, известен като ISOLDE, който произвежда редки, радиоактивни ядрени атоми, които се разпадат прекалено бързо, за да бъдат транспортирани навсякъде.

"Това е почти научна фантастика, да возиш антиматерия в камион", коментира Чарлз Хоровиц (Charles Horowitz), теоретичен ядрен физик от Университета на Индиана Блумингтън. - "Това е прекрасна идея".

За да разкрият повърхностната структура на атомните ядра, физиците изпращат йони от редки изотопи в бутилка с дължина 700 милиметра, където се аниилират с антипротоните, съхранявани в капана. Източник: PUMA

Уникална сонда

Тъй като антипротоните лесно се унищожават, както с протони, така и с неутрони, те представят уникален начин за изследване на необичайни конфигурации на радиоактивни ядра. Докато обикновените атомни ядра приемат протони и неутрони в приблизително еднаква степен, радиоактивните изотопи се пълнят с допълнителни неутрони. Този дисбаланс може да доведе до екзотични характеристики, включително повърхностна "кожа", която е по-богата на неутрони, отколкото протони или разширен ореол (хало), в който неутроните са сами в орбита, като литий-11.

Като наблюдава колко често антипротоните се анихилират с протони в сравнение с неутроните, екипът ще може да разбере относителните плътности на тези частици в самия край на ядрото. И тъй като унищожението се случва толкова бързо, тестът ще бъде достатъчно бърз, за ​​да проследи дори и най-краткотрайни ядра.


Смята се, че неутроните в редкия изотоп литий-11 орбитират около ядреното ядро в ореол (хало), което увеличава размера на ядрото. Излишъкът от неутрони създава халото в литий-11. Смята се, че същите сили действат в много по-голям мащаб - в неутронните звезди.  Източник: PUMA

Радиоактивните ядра действат като микрокосмоси за изучаване на неутронните звезди, обекти, които уплътняват повече маса, отколкото се съдържа в Слънцето, в размера на град и които са важни да можем да разберем как се формират тежките елементи на Вселената. Ядрата на тези свръхплътни звезди остават загадка, но тяхната структура се диктува от едно и също малко изучено взаимодействие, което създава странните явления в богатите на неутрони ядра.

Физиците се надяват да създадат капан, който да може да съхранява рекордните 1 милиард антипротона - повече от 100 пъти повече, колкото могат да се съхраняват в друг съществуващ експеримент. Другото предизвикателство ще бъде да се задържат в продължение на няколко седмици, нещо, постигнато досега за не повече от няколко десетки античастици наведнъж. Това ще означава да се съхраняват на 4 градуса над абсолютната нула и във вакуум, сравним с този на междугалактическото пространство. "Това е труден проект", коментира Хлое Малбруно (Chloé Malbrunot), физик от CERN. - "Но мисля, че е възможен".

За разработването и тестването на технологията за преносим капан ще са нужни около четири години, като първите измервания ще бъдат насрочени за 2022 г. Ако методът работи, физиците биха могли да транспортират антиматерия и още  по-далеч, което ще позволи на други учени да изследват и използват неуловимата материя.

Това е кратко пътуване, но първо за екзотичните частици.

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !