Это материал из гида Атомы науки, приуроченного к 75-летию атомной
промышленности. Партнер гидаРосатом.Что это?Это схема, изображающая
строение атомов гелия-4 и антигелия-4.Антигелий двойник гелия, в
котором все элементарные частицы заменены на античастицы.Все, что
мы можем наблюдать на Земле и в космосе, состоит из элементарных
частиц. Частицы образуют атомы, а атомы образуют вещество. В 1928
году физик Поль Дирак предсказал существование античастиц, которые
являются двойниками частиц, имеют ту же массу, тот же спин и время
жизни, но отличаются от них противоположным знаком электрического
заряда, магнитным моментом и другими характеристиками.Спустя всего
четыре года был открыт позитрон, то есть электрон, но с
положительным зарядом. Уже в 1955 году был зарегистрирован
антипротон, в 1956 году антинейтрон. Спустя десятилетие ученые
сумели синтезировать не просто отдельные частицы, но целые ядра
атомов: антидейтерий (1966), антигелий-3 (1970), антиводород
(1998), а в 2011 году антигелий-4 (2011).Ядро антигелия-3 удалось
получить физику Юрию Прокошкину на протонном синхротроне У-70 в
Институте физики высоких энергий. Для этого протоны разгоняли и
бомбардировали ими алюминиевую мишень. У частиц, проходящих через
алюминий, измеряли скорость, заряд и сечение. Так удалось
зафиксировать следы пяти ядер антигелия-3, которые полностью
совпадали с гелием-3, но отличались от него противоположным
зарядом.Ядро антигелия-4 было впервые получено на ионном коллайдере
RHIC (The Relativistic Heavy Ion Collider) в Нью-Йорке. На этот раз
сталкивали друг с другом пучки ионов золота. В результате
столкновений удалось зафиксировать следы рождения восемнадцати ядер
антигелия-4.Чем это интересно для науки?Сегодня достоверно
известно, что античастицы существуют в природе. Они прилетают из
космоса или создаются на ускорителях. Если частица встречается с
античастицей, они аннигилируют, то есть взаимно уничтожают друг
друга. Поэтому хранить античастицы получается только в вакууме в
коробке без стенок в магнитном поле.Если из частиц состоят атомы и
вещество, значит, из них должны состоять антиатомы и антивещество,
то есть антиматерия. Но мы не наблюдаем антиматерию во Вселенной,
только отдельные античастицы.Почему же мы не наблюдаем антиматерию?
Возможное объяснение состоитв том, что изначальный баланс между
частицами и античастицами в ранней Вселенной после Большого взрыва
нарушился. В результате количество частиц стало превышать
количество античастиц. Это явление называется барионной асимметрией
Вселенной. После аннигиляции остались выжившие частицы, из которых
и состоит наш мир.Поиск античастиц и антиматерии связан с изучением
фундаментальных свойств мира.