Наука

Потужні лазери можуть створювати антиречовину, імітуючи умови нейтронної зірки

Деякі з найбільших загадок космології пов’язані з антиречовиною, але її дуже важко вивчати, оскільки надзвичайно складно отримати в лабораторії. Група фізиків змалювала в загальних рисах відносно простий новий спосіб створення антиречовини, який допоможе просунутися в цьому напрямку.

Сам концепт антиречовини звучить просто – вона схожа на звичайну речовину, за винятком того, що її частки мають протилежний заряд. Однак ця відмінність несе в собі вкрай важливі наслідки: якщо матерія і антиречовина коли-небудь зустрінуться, вони анігілюють один одного з виділенням величезної кількості енергії. Фактично, ця обставина повинна була зруйнувати Всесвіт мільярди років тому, але, очевидно, цього не сталося. Так чому саме матерія стала домінувати у світобудові? Що схилило чашу терезів на її користь? І, що найцікавіше, куди поділося вся антиречовина?

На жаль, через брак і нестабільності антиречовини важко знайти відповіді на ці питання. Вона створюється природним чином в екстремальних умовах, таких як удари блискавки, поблизу чорних дір і нейтронних зірок, а також штучно на величезних об’єктах, таких як Великий адронний коллайдер.

Але тепер дослідники розробили новий метод, що дозволяє виробляти антиречовину навіть в невеликих лабораторіях. Хоча команда ще не побудувала пристрій, попереднє моделювання показує, що цей принцип реалізуємо.

Прилад спирається на концепцію стрільби двома потужними лазерами по пластиковому блоку. Цей блок буде пронизаний крихітними каналами шириною всього в мікрометри. Коли кожен лазер вражає ціль, він прискорює хмару електронів в матеріалі й змушує їх рухатися все швидше – поки вони не зіткнуться з хмарою електронів, що йде в інший бік від протилежного лазера.

Toma Toncian Симуляція того, як змінюється щільність плазми (чорно-біла) при попаданні на неї потужних лазерів з обох сторін.

Це зіткнення виробляє безліч гамма-променів, а через надзвичайно вузькі канали фотони з більшою ймовірністю також зіткнуться один з одним. Це, в свою чергу, спровокує появу потоків речовини і антиречовини, зокрема електронів і їх «антиречовинного» еквівалента – позитронів. Нарешті, магнітні поля навколо системи фокусують позитрони в пучок антиречовини і прискорюють його до надзвичайно високої енергії.

«Такі процеси можуть мати місце, в тому числі в магнітосфері пульсарів, тобто нейтронних зірок, що швидко обертаються», – розповів автор дослідження Олексій Ареф’єв. «У рамках нової концепції такі явища можна було б змоделювати в лабораторії, принаймні, до деякої міри, яка дозволила б нам краще зрозуміти їх природу».

Команда заявляє, що новий метод дуже ефективний і виробляє в 100000 разів більше позитронів, ніж один лазер. При цьому лазери не обов’язково повинні досягати пікових потужностей з самого початку. Результуючий пучок антиречовини може досягати енергії 1 гіга електронвольт (ГеВ) на відстані всього 50 мікрометрів, що зазвичай вимагає великомасштабних прискорювачів частинок.

Тепер концепція залишається спекулятивною, але команда стверджує, що технології, які дозволяють реалізувати її, вже існують і навіть реалізовані на деяких об’єктах. Новий винахід може подарувати більш детальне розуміння екстремальних умов, що формуються навколо чорних дір і нейтронних зірок, і потенційно допомогти нам розгадати космічну загадку антиматерії.

Натхнення: www.popmech.ru


Підписуйтеся на нас в Гугл Новини, а також читайте в Телеграм і Фейсбук


Back to top button