20:37
Напротив, они состоят из ещё более мелких частиц, часть из которых формирует ядро атома, часть – электроны – создаёт оболочку вокруг него. Разумеется, есть и свободные частицы (коих великое множество), но сейчас мы будем говорить не о них.
Основные составляющие атома на этом уровне – протоны, нейтроны и электроны. Первые и вторые примерно совпадают по массе, отличаясь лишь зарядом – протоны заряжены положительно, а нейтроны, как можно догадаться по названию, имеют нейтральный заряд. Электроны заряжены отрицательно и имеют значительно меньшую массу. Если такие частицы подвергаются взаимодействию друг с другом при высокой энергии или испытывают воздействие мощного внешнего поля (например, при падении вещества на чёрную дыру), образуются их антиматериальные аналоги – антипротон, антинейтрон и позитрон – частицы с той же массой, но с противоположным зарядом. Но как же антинейтрон? У него всё такой же нулевой электрический заряд, но его магнитный момент противоположен таковому у нейтрона.
Чем же интересно антивещество помимо факта своего существования? Его свойства полностью совпадают со свойствами обычного вещества (как если рассматривать все взаимодействия через зеркало). Но самое интересное не здесь, а во взаимодействии антивещества с веществом. При этом происходит так называемая аннигиляция – уничтожение пары с испусканием фотонов (частицы света) высокой энергии и нейтрино – частиц, практически не взаимодействующих с материей. Впрочем, действия фотонов достаточно – аннигиляция килограмма антивещества в атмосфере вызовет эффект, сходный со взрывом небезызвестной Царь-бомбы – выделяющейся энергии хватит на взрыв мощностью почти в 50 мегатонн.
Для бомб антиматерию использовать, к счастью, вряд ли будут – уж очень дорого. Получают её в сложных и крайне недешёвых ускорителях частиц, требующих огромных затрат энергии для работы. Но получить её мало – нужно как-то хранить. Как можно хранить что-то, что мгновенно взорвётся при малейшем контакте с любой имеющейся тарой? Для этого используются специальные ловушки и хранилища, где частицы антивещества подвешены в мощном магнитном поле, не касаясь стенок. Работает это в первую очередь для заряженных античастиц, для нейтральных технология ещё сложнее. Разумеется, для такого хранения необходимо постоянно подавать энергию для генерации поля, да и резервирование не помешает – слишком опасным может быть его отключение. Поэтому на сегодняшний день антиматерия – самое дорогое, что что когда-либо было известно человечеству – получение (и только!) одного миллиграмма позитронов обходилось в 25 миллионов долларов.
Забавно, что при такой сложности получения антиматерии в природе она может появляться в самых неожиданных местах. Например, один из изотопов калия – калий-40 – при распаде примерно раз в 1 час 15 минут испускает позитрон. Этот изотоп содержится, например, в самых обычных бананах. Количество, разумеется, ни на что не влияющее (даже пройти пару миллиметров до аннигиляции этот позитрон не сможет), но чем не повод относиться к бананам с немного большим уважением?
В следующей статье мы расскажем о том, где и зачем применяется антиматерия и какие планы строят учёные в её отношении.
Дмитрий Потапкин, специально для Обзор.press.
