Вчені відтворили стан Всесвіту

0

Автор: Луценко Володимир, студент групи РПЗ-2

Однією з найбільших загадок у фізиці залишається питання, чому наш Всесвіт містить більше матерії, ніж антиматерії, яка еквівалентна матерії, але володіє протилежним зарядом. Щоб знайти відповідь на це питання, міжнародна команда вчених вирішила створити плазму з рівної кількості матерії й антиматерії – в таких умовах, як ми вважаємо, перебувала рання Всесвіт.

Матерія, наскільки ми знаємо, буває в чотирьох різних станах: твердому, рідкому, газоподібному і плазмою, яка представляє собою гарячий газ, атоми якого позбавлені електронів.

Проте є також п’ятий екзотичний стан: плазма матерії-антиматерії, в якій спостерігається повна симетрія між негативними частками (електронами) і позитивними частками (позитронами).

Це особливий стан речовини, як вважають, присутній в атмосфері екстремальних астрофізичних об’єктів на кшталт чорних дір і пульсарів. Вважається також, що вона була фундаментальною складовою Всесвіту в її зародковому стані.

Частка секунди
Одна з проблем одночасного створення часток матерії і антиматерії полягає в тому, що вони терпіти не можуть один одного – зникають у спалаху світла при зустрічі. Але оскільки це відбувається не відразу, залишається можливість вивчити поведінку плазми в ту частку секунди, поки вона ще жива.

Розуміння того, як матерія поводиться в своєму екзотичному стані, має вирішальне значення, якщо ми хочемо зрозуміти, як розвивалася наша Всесвіт і, зокрема, чому Всесвіт, який ми її знаємо, складається переважно з матерії. Цей момент викликає подив, оскільки теорія релятивістської квантової механіки припускає, що у нас повинно бути рівна кількість матерії і антиматерії. Але оскільки ми спостерігаємо себе і зірки, десь трапився перекіс. Жодна з сучасних моделей фізики не пояснює розбіжність.

Замість того щоб звернутися до величезних прискорювачів частинок, вчені взяли ультраінтенсівние лазери, доступні на Центральній лазерної установки в Лабораторії Резерфорда-Еплтона в Оксфордширі, Великобританія.

Використовуючи камеру надвисокого вакууму з тиском повітря, відповідним однієї сотої мільйонної частки нашої атмосфери, вчені направили сверхкороткий інтенсивний лазерний імпульс (в мільярди і мільярди разів інтенсивніше сонячного світла на поверхні Землі) в газ азот. Імпульс “зрізав” електрони частинок газу і прискорив їх до близької до світлової швидкості.

Потім пучок зіткнувся з блоком свинцю, який знову їх забарився. У процесі уповільнення вони випустили частинки світла, фотони, які утворили пари електронів і їх античастинок, позитронів, в процесі зіткнення з ядрами в зразку свинцю. Ланцюгова реакція цього процесу призвела до появи плазми.

На словах просто, на ділі складніше. Лазерний промінь потрібно було контролювати і направляти з точністю до мікрометра, а детектори повинні були бути ретельно відкалібровані і екрановані – в цьому безумовна заслуга вчених.

Експеримент відкриває перед ученими захоплюючу гілка фізики. Крім дослідження важливої ​​теми асиметрії матерії-антиматерії, спостерігаючи за тим, як плазма взаємодіє з потужним лазером, ми також можемо вивчити, як ця плазма поширюється у вакуумі і в розрідженому середовищі.


Share.

Comments:

Leave A Reply

'