Опасные миры: почему нам лучше не контактировать с антиматерией
Антиматерия – это ровно то же, что и обычная материя, только наоборот. Она состоит из античастиц, которые во всем подобны соответствующим частицам, но несут противоположный заряд. Антипротон – отрицательный протон, позитрон – положительно заряженный электрон. Лишь для некоторых нейтральных частиц, например фотонов, античастицы одинаковы во всем. Антивещество, словно в Зазеркалье, отражает привычное нам вещество, из которого сложены видимые галактики и звезды, Земля и все, что есть на ней. Однако, сколько ученые ни искали, никаких признаков того, что где-то существуют состоящие из античастиц планеты и живые существа, пока не обнаружили.
Возможно, это и к лучшему, ведь при встрече вещества с антивеществом они моментально аннигилируют. Вся их масса переходит в энергию, выделяя на порядки больше, чем самая эффективная термоядерная реакция, – 90 000 ГДж на 1 г, то есть более 21 кт в тротиловом эквиваленте. Поэтому в обычных условиях антиматерия долго не живет. Античастицы возникают при столкновениях в коллайдерах, попадаются и в составе высокоэнергетического космического излучения – но в момент контакта с частицами они взаимоуничтожаются.
Антиподы
В современной Вселенной доминирует обычное вещество, но, возможно, так было не всегда. С точки зрения законов физики антивещество ничем не хуже, и вскоре после Большого взрыва, когда в новорожденном пространстве-времени стали появляться первые массивные частицы, наряду с ними должны были возникать и их антиподы. Куда они потом пропали, неизвестно. Согласно одной из самых авторитетных гипотез, вещества все же образовалось чуть больше. Поэтому после того, как вся антиматерия аннигилировала, сохранилось достаточно обычной материи, чтобы сложить окружающий нас мир. Однако такой сценарий оставляет возможность и для более интересного развития событий.
Космос настолько велик и расширяется так быстро, что отдельные его области могли оказаться не затронутыми «всеобщей аннигиляцией» молодой Вселенной. Вполне вероятно, что в далеких уголках сохранились скопления антивещества, защищенные от встречи с веществом огромными пустынными пространствами.
В середине 1950-х физикам впервые удалось искусственно создать антипротоны, а к настоящему времени получены отдельные атомы антиводорода и антигелия. Это антивещество часто называют самым дорогим материалом в мире: в самом деле, производство всего лишь 1 г. потребовало бы около 25 млрд долл. в ценах 2006 года.
Действуя на протяжении миллиардов лет, электрические и гравитационные силы могли произвести в этих изолированных участках то же, что и везде, сложив облака газа и пыли, планеты и звезды. Так почему бы не предположить, что там теперь есть антигалактики, населенные разумными антисуществами, которые дышат антикислородом и пьют антиводу?..
Антископления
Впрочем, в существовании целых антигалактик астрономы сомневаются. Такие количества антивещества обязательно нашли бы способ «утекать», а взаимодействие с веществом создавало бы заметное гамма-излучение, благодаря чему мы бы уже обнаружили такие структуры. То же касается и более крупных образований, таких как скопления и сверхскопления галактик: ни одно из них не показывает характерного излучения в гамма-диапазоне. Однако «антиобъекты» поменьше могут скрываться даже от самых современных телескопов.
Взять хотя бы шаровые скопления – компактные и плотные, включающие сотни тысяч звезд, а не миллиарды, как полновесные галактики. Как правило, они содержат мало газа и пыли, новые светила в них уже не рождаются, а те, что есть, – старые, небольшие и довольно тусклые. В пределах Млечного Пути насчитывается около полутора сотен шаровых скоплений, и некоторые из них теоретически могут состоять из антизвезд. Недавно российские ученые во главе с профессором МИФИ Максимом Хлоповым показали, что если эти антископления не проходят сквозь плотные области галактики, а существуют на далекой периферии, то внешне они не должны слишком отличаться от обычных. Антизвезды в них точно так же живут и умирают, излучают, сливаются и взрываются сверхновыми. Однако все эти процессы должны приводить к возникновению потоков античастиц – и возможно, некоторые из тех, что обнаруживаются в составе падающих на Землю космических лучей, появились именно в таких антископлениях.
Антиконтакт
Имеется и еще более невероятная, но теоретически допустимая возможность существования миров из антивещества. Дело в том, что ученые до сих пор не уверены в идентичности свойств частиц и античастиц. Некоторые модели предсказывают, что при взаимодействии между ними гравитация должна проявлять себя зеркально: не притягивать, а отталкивать вещество и антивещество. Физики, работающие с античастицами на ускорителях и коллайдерах, пока не сумели ни подтвердить, ни опровергнуть эту теорию.
Гипотеза не считается общепринятой, однако она оставляет шанс на существование «антимиров» куда больших, чем просто компактные скопления. Настоящих антигалактик и сверхскоплений, которые «расталкивают» обычное вещество – и именно поэтому почти не взаимодействуют с ним и не испускают гамма-лучей. В таких крупномасштабных структурах действительно могли бы возникнуть и антипланеты, и даже разумные антисущества. Жаль только, что контакты с «антисобратьями» получатся крайне ограниченными, чтобы не привести к аннигиляции обеих высоких сторон.
Огромную проблему составляет хранение антивещества, норовящего аннигилировать при любом контакте с обычной материей. Такие частицы удерживают в ловушках электрических и магнитных полей, хотя и не слишком надежно. Рекорд составляет 405 дней для антипротонов и 17 минут – для атомов антиводорода.
