Тайны открытий XX века - Александр Волков

По расчетам американской фирмы «Hbar Technologies», финансируемой НАСА, было бы достаточно семнадцати граммов антивещества, чтобы автоматический зонд долетел за сорок лет до звезды Альфа Центавра, то есть преодолел расстояние в 4,3 световых года.

Для полета к соседним звездам пригодилась бы ракета, работающая на антивеществе 

Как отмечает Кеннет Эдвардс, руководитель отдела Revolutionary Munitions («революционного вооружения»), созданного при ВВС США, потребуется примерно полтора десятилетия и около двух миллиардов долларов, чтобы создать прототип двигателя, работающего на антивеществе. Для хранения такого взрывоопасного топлива, как антиводород, его нужно охладить почти до абсолютного нуля. Тогда тепловое движение антиатомов практически прекратится, и они перестанут вступать в реакцию с частицами обычного вещества.

На основе антиводорода можно создать и чрезвычайно разрушительное оружие. Его мощь превысит мощь атомных бомб, — и в то же время на территории, где его применили, не будет радиоактивного заражения.

Неслучайно военное ведомство США в последнее время наложило запрет на публикацию материалов об исследованиях в области антивещества. Помнится, что когда-то, незадолго до создания атомной бомбы, из открытой печати исчезли упоминания о работах в области исследования урана.

Инь и Ян тунгусского неба

Исследования антивещества продолжаются. Между тем космологи порой говорят о том, что, может быть, где-то в отдаленной области Космоса можно обнаружить огромные скопления антивещества, возникшего сразу после Большого Взрыва. Что если оно не полностью уничтожилось в первые доли секунды космического творения? Что если антивещество в нашей части Космоса столь же редко, как где-то на далекой окраине Вселенной редко вещество? И все мироздание состоит, на самом деле, как из «инь» и «ян», как из «положительного» и «отрицательного», — из двух несходных, несовместимых сущностей — нашего вещественного и далекого антивещественного, вещества и антивещества?

Можно предаться фантазиям и вообразить, что где-то в космической дали, на своих антипланетах, живут и антилюди. Ведь антивещество, очевидно, так же может образовывать крупные структуры, как обычное вещество. Вступая в химические реакции, антиводород и антикислород образуют антиводу, антиуглерод и антиводород — органические антисоединения. Антиатомы излучают свет, когда позитроны переходят с одной орбиты на другую, но свет этот состоит из антифотонов. Мы могли бы наблюдать звездные системы из антивещества с помощью телескопа, но не догадались бы об их «инаковости», ведь свет, приходящий от них, ничем не отличался бы от света обычных звезд.

В 1960 — 1970-е годы нобелевский лауреат, американский физик Луис Альварес, подняв на высоту 4000 метров сверхпроводящие магниты на баллонах, выслеживал антивещество, проникавшее из Космоса, но обнаружил лишь позитроны и пару антипротонов — всего около 40 тысяч частиц. Однако, чтобы и впрямь найти антивещество, прилетевшее с антизвезд, нужно, считают ученые, проанализировать миллиарды частиц. Ведь лишь одна частица на 100 тысяч или даже миллион частиц, долетающих до Земли, прибывает из областей, лежащих за пределами Млечного Пути.

В атмосферу нашей планеты постоянно проникают высокоэнергетичные частицы из космоса. При столкновении их с атомами атмосферных газов могут на доли мгновения возникать античастицы

Теперь поисками антивещества занимается альфа-магнитный спектрометр, установленный на Международной космической станции. Этот прибор, анализирующий состав космического излучения, заметит одну-единственную частицу антивещества среди десяти миллиардов «нормальных» частиц. Если удастся найти, к примеру, хотя бы несколько атомов антиуглерода, это докажет, что где-то вдали светятся антизвезды. Ведь в первые минуты после Большого Взрыва образовались только легкие элементы — водород и гелий, а тяжелые элементы рождались впоследствии в недрах звезд — и антизвезд. В таком случае есть и антиастероиды, и антикометы, которые — теоретически — когда-нибудь могут долететь до Земли. Даже крупица антивещества размером с горошину, попав в атмосферу нашей планеты, могла бы вызвать страшный взрыв. Так, еще один нобелевский лауреат, американский физик Уиллард Либби, разработавший метод радиоуглеродного анализа, был убежден в том, что загадочный Тунгусский метеорит, взорвавшийся летом 1908 года, был сгустком антивещества, случайно достигшим окрестности нашей планеты. Может ли такая случайность повториться? Что если огнедышащие драконы древних сказаний, внезапно обнаруживавшие себя в небесах и выжигавшие все живое в округе, были такими вот «сгустками антивещества», случайно долетавшими до Земли, чтобы там разразиться памятной вспышкой? А не могла ли подобная вспышка уничтожить динозавров (последние — «мастера выживания»: сколько гипотез описывали их массовую гибель, а вот поди ж ты, нет недостатка в новых гипотезах, трактующих факт их вымирания с привлечением любых ресурсов реального и ирреального!)?

… Пока исследования не подтвердили, что где-то в космосе скрываются целые области, состоящие из антивещества. Но и не опровергли этого. Быть может, эти области отделены от привычного нам Космоса обширными участками пустого пространства, что и препятствует аннигиляции. Наша Вселенная сейчас настолько велика, что в ней хватит место и для таких регионов.

Следы Тунгусской катастрофы 1908 года

Впрочем, в первые мгновения после Большого Взрыва мироздание было крохотным. Если бы тогда между веществом и антивеществом пролегла полоса пустоты, то в космическом фоновом излучении остался бы ее след. Можно предположить лишь одно: области антивещества находятся настолько далеко от нас, что их не обнаружить даже в космическом фоновом излучении. Тогда непонятно, почему все-таки область вещества в Космосе так велика. Проблема избытка вещества остается пока нерешенной. «Мы не говорим, что нельзя обнаружить антивещество других звезд, — подчеркивает Шелдон Глэшоу, — мы говорим лишь, что подобное открытие несовместимо с нынешним уровнем знаний в области космологии».

Итак, прошло почти сто лет с тех пор, как научный мир узнал о возможном существовании антивещества. В последние десятилетия в научных лабораториях зрим сам факт его существования — горстки антиатомов, рои антиэлектронов. Возможно, в XXI веке ученые обнаружат естественные свидетельства его бытия: антизвезды, антигалактики.

Если, конечно, террористы раньше не взорвут Ватикан и все остальное в придачу, вновь обращая антивещество, а с ним и наш мир, в великое Ничто.

1.5. В ПОИСКАХ ХИГГС-БОЗОНОВ И СЭЛЕКТРОНОВ

В физике элементарных частиц многое зависит от такой невероятно малой гипотетической частицы, как хиггс-бозон. С вводом в эксплуатацию нового коллайдера CERN в 2007 году ученые надеются отыскать эту неуловимую частицу. Возможно, вслед за ней будет открыт новый класс элементарных частиц — суперсимметричные частицы.

Возвращение массы

Наше представление о мироздании основано на так называемой Стандартной модели. Однако она не лишена недостатков. Так, согласно ей, все субатомарные частицы — нейтрино, электроны, кварки — не должны иметь массы. Конечно, было бы полбеды, если бы все сводилось к тому, что в мире электронов и кварков нам никогда не потребуются весы — даже самые что ни на есть прецизионные. Плохо другое: частицы, масса которых равна нулю, должны двигаться со скоростью света — как и частицы света, фотоны, также не имеющие массы. Но это означает, что кварки и электроны просто не могут образовывать атомы. Они будут без удержу мчаться из одного конца Вселенной в другой, не встречая ничего на своем пути. А ведь все в мире должно состоять из атомов — люди, животные, звезды, планеты.

В 1964 году шотландский физик Питер Хиггс попробовал примирить противоречия, предположив, что в космосе существует неизвестное нам поле — его так и назвали впоследствии «полем Хиггса». Оно заполняет все мироздание; по гипотезе Хиггса, пространство между частицами словно заполнено тяжелой, вязкой субстанцией. Оно всегда, при самой низкой энергии, отлично от нуля. Любые элементарные частицы, движущиеся сквозь время и пространство, движутся также и сквозь поле Хиггса; оно тормозит их. Массивные частицы взаимодействуют с полем Хиггса сильнее, легкие — слабее. Можно сказать так: частицы, изначально лишенные массы, попав в поле Хиггса, приобретают некую массу.

Данное поле можно обнаружить лишь благодаря частицам, возникающим из него на доли секунды, — хиггс-бозонам. «Облипая обычную частицу со всех сторон, — пишет на страницах журнала «Знание — сила» журналист Рафаил Нудельман, — эти бозоны наделяют ее способностью «сопротивляться» воздействию внешних сил — иными словами, наделяют ее инерцией, а масса, как известно, есть мера инерции».