Международная группа ученых во главе с Алишером Кадыровым из Университета Кертина (Австралия) предложила теоретическое решение проблемы наращивания производства антиводорода из позитрония на несколько порядков по сравнению с существующими технологиями. Работа исследователей опубликована в Physical Review Letters, а с ее кратким изложением можно ознакомиться на сайте Phys.Org/
Новый метод предполагает серьезно модифицировать существующий способ создания атомов антиводорода с помощью рассеивания антипротонов на позитронии. Расчеты группы Кадырова показали, что при этом намного эффективнее использовать позитроний в возбужденном состоянии.
«Оказалось, что формирование антиводорода вырастает на несколько порядков, если для этого используется позитроний в возбужденном, а не основном состоянии»
– сообщает Кадыров. Отмечается, что в работе впервые представлен точный теоретический метод расчета сечений этого процесса, необходимого для организации и анализа итогов подобной наработки.
Позитроний – экзотический атом, состоящий не из протона и электрона, а из электрона и позитрона (антиэлектрона).
Ученые полагают, что еще больше антипротонов можно получить при рассеянии на ридберговских атомах. Так называют высоковозбужденное состояние атомов (в том числе и позитрония) когда их эффективный диаметр возрастает до макроскопических масштабов — вплоть до десятков микрометров. По мнению исследователей, если на низких энергетических уровнях вычисления показывают прирост уровня выхода антиводорода на несколько порядков, то для ридберговских состояний позитрония эффект может быть еще значительнее.
Получение достаточного количества антивещества необходимо как для изучения его собственных свойств, так и для улучшения понимания того, как именно оно взаимодействует с обычной материей. Например, хотя среди физиков в целом существует консенсус, что скорее всего антивещество нормально гравитационно взаимодействует с обычным веществом (притягивается, а не отталкивается), экспериментально это не исследовано. Однако этот и многие другие важные эксперименты над антивеществом на сегодня крайне затруднены высокой стоимостью и большими сложностями в получении даже такого простого атома антивещества, как антиводород.
Получить антиводород напрямую совмещая друг с другом потоки позитронов и антипротонов невозможно. Энергии этих частиц после их возникновения так велики, что даже если антипротон и позитрон столкнутся, они просто разлетятся и не образуют атом антивещества. Чтобы получить его, античастицы этих двух видов требуется сначала накопить, а затем охладить, уменьшив их скорости на несколько порядков. В ЦЕРНе для этого применяют специальные замедлители. При этом хранение и замедление античастиц требует времени, но они склонны быстро аннигилировать с окружающей обычной материей. Например в 2011 году достижение времени удержания античастиц всего в 17 минут считалось прорывным результатом. С подробным обзором сложностей которые вынуждены преодолевать физики на этом направлении можно ознакомиться на «Элементах».
Метод, предложенный группой Кадырова, предположительно может резко повысить вероятность образования антиводорода. В то же время нельзя не отметить, что хотя теоретически он и позволяет эффективнее использовать позитроний для наработки антивещества, само получение и удержание такого капризного антиводородного «сырья» как позитроний, несет с собой ряд сложностей. Иными словами, даже в случае успешного использования расчетов Кадырова на практике дальнейшее наращивание производства антивещества вряд ли будет простым или быстрым.