Războiul particulelor și antiparticulelor. Războiul particulelor și antiparticulelor Istoria descoperirii antiparticulelor

Ipoteza antiparticulelor a apărut pentru prima dată în 1928, când P. Dirac, pe baza ecuației de undă relativiste, a prezis existența pozitronului (vezi § 263), descoperit patru ani mai târziu de K. Anderson ca parte a radiației cosmice.

Un electron și un pozitron nu sunt singura pereche de particule și antiparticule. Pe baza teoriei cuantice relativiste, au ajuns la concluzia că pentru fiecare particulă elementară trebuie să existe o antiparticulă (principiul conjugării sarcinii). Experimentele arată că, cu câteva excepții (de exemplu, fotonul și p 0 -mezonul), într-adevăr, fiecărei particule îi corespunde o antiparticulă.

Din prevederile generale ale teoriei cuantice rezultă că particulele și antiparticulele trebuie să aibă aceleași mase, aceleași durate de viață în vid, același modul, dar opus în semn sarcini electrice (și momente magnetice), aceleași spini și spini izotopici și aceleași alte numere cuantice. , atribuite particulelor elementare pentru a descrie legile interacțiunii lor (număr lepton (vezi § 275), număr barion (vezi § 275), ciudățenie (vezi § 274), farmec (vezi § 275), etc.) . Până în 1956, se credea că există o simetrie completă între particule și antiparticule, adică dacă are loc un proces între particule, atunci trebuie să existe exact același proces (cu aceleași caracteristici) între antiparticule. Totuși, în 1956 s-a dovedit că o astfel de simetrie este caracteristică doar pentru interacțiunile puternice și electromagnetice și este încălcată pentru cea slabă.

Conform teoriei lui Dirac, ciocnirea unei particule și a unei antiparticule ar trebui să conducă la anihilarea lor reciprocă, în urma căreia apar alte particule elementare sau fotoni. Un exemplu în acest sens este reacția considerată (263.3) de anihilare a unei perechi electron-pozitron (-1 0). e+ + 1 0 e® 2g).

După ce s-a confirmat experimental existența prezisă teoretic a pozitronului, a apărut întrebarea despre existența antiprotonului și a antineutronului. Calculele arată că pentru a crea o pereche particule-antiparticule, este necesar să se consume energie care depășește energia de repaus dublată a perechii, deoarece particulelor trebuie să li se confere o energie cinetică foarte semnificativă. Pentru a crea o pereche p-p̃, este necesară o energie de aproximativ 4,4 GeV. Antiprotonul a fost de fapt descoperit experimental (1955) în timpul împrăștierii protonilor (accelerată la cel mai mare sincrofazotron de atunci de la Universitatea din California) de către nucleonii nucleelor ​​țintă (cuprul a servit ca țintă), în urma căreia a fost o pereche p - p̃. născut.

Un antiproton diferă de un proton prin semnele de sarcină electrică și propriul său moment magnetic. Un antiproton se poate anihila nu numai cu un proton, ci și cu un neutron:

(273.1) (273.2) (273.3)

Un an mai târziu (1956), același accelerator a reușit să obțină un antineutron (ñ) și să efectueze anihilarea acestuia. Antineutronii au apărut ca rezultat al schimbului de sarcină al antiprotonilor pe măsură ce se deplasau prin materie. Reacția de schimb de sarcină р̃ constă în schimbul de sarcini între un nucleon și un antinucleon și poate decurge conform schemelor

(273.4) (273.5)

Antineutronul ñ diferă de neutron prin semnul propriului său moment magnetic. Dacă antiprotonii sunt particule stabile, atunci un antineutron liber, dacă nu experimentează anihilare, în cele din urmă suferă dezintegrare conform schemei

S-au găsit și antiparticule pentru mezonul p +, kaonii și hiperonii (vezi § 274). Cu toate acestea, există particule care nu au antiparticule - acestea sunt așa-numitele particule cu adevărat neutre. Acestea includ fotonul, p°-mezonul și η-mezonul (masa sa este de 1074m e , durata de viață 7×10 -19 s; se dezintegrează odată cu formarea de p-mezoni și γ-quanta). Particulele cu adevărat neutre nu sunt capabile de anihilare, dar experimentează transformări reciproce, care sunt proprietatea fundamentală a tuturor particulelor elementare. Putem spune că fiecare dintre particulele cu adevărat neutre este identică cu antiparticula sa.

De mare interes și dificultăți serioase au fost dovada existenței antineutrinilor și răspunsul la întrebarea dacă neutrinii și antineutrinii sunt particule identice sau diferite. Folosind fluxuri puternice de antineutrini obținute în reactoare (fragmentele de fisiune ale nucleelor ​​grele suferă dezintegrare β și, conform (258.1), emit antineutrini), fizicienii americani F. Reines și C. Cowan (1956) au înregistrat în mod fiabil reacția de captare a unui electron. antineutrino de către un proton:

În mod similar, reacția de captare a unui neutrin electronic de către un neutron este fixă:

Astfel, reacțiile (273.6) și (273.7) au fost, pe de o parte, dovada incontestabilă că v eși ṽ e, sunt particule reale și nu concepte fictive introduse doar pentru a explica dezintegrarea β și, pe de altă parte, au confirmat concluzia că v eși ṽ e- diverse particule.

Ulterior, experimentele privind producerea și absorbția neutrinilor muoni au arătat că v mși ṽ m sunt particule diferite. De asemenea, se dovedește că perechea v e, v m sunt particule diferite, iar perechea v e, ṽ e nu la fel ca un cuplu v m, ṽ m Conform ideii lui B. M. Pontecorvo (vezi § 271), reacția de captare a neutrinului muon a fost realizată (obținută în timpul dezintegrarii p + ®m + + v m (271.1)) de neutroni și particulele rezultate au fost observat. S-a dovedit că reacția (273.7) nu are loc, iar captarea are loc conform schemei

adică, în loc de electroni, în reacție s-au născut m - -muoni. Aceasta a confirmat diferența dintre v eși v m

Conform conceptelor moderne, neutrinii și antineutrinii diferă unul de celălalt prin una dintre caracteristicile cuantice ale stării unei particule elementare - spnalitatea, definită ca proiecția spinului particulei pe direcția mișcării sale (pe impuls). Pentru a explica datele experimentale, se presupune că spinul neutrinului s este orientat antiparalel cu impulsul p, adică direcțiile p și s formează un șurub stâng și neutrinul are o helicitate stânga (Fig. 349, a). ). Pentru antineutrini, direcțiile p și s formează un șurub drept, adică antineutrinul are o spinalitate dreaptă (Fig. 349, b). Această proprietate este valabilă atât pentru neutrinii electroni cât și pentru muoni (antineutrini).

Pentru ca helicitatea să fie utilizată ca o caracteristică a neutrinilor (antineutrini), masa neutrinului trebuie presupusă a fi zero. Introducerea helicității a făcut posibilă explicarea, de exemplu, a încălcării legii conservării parității (vezi § 274) în cazul interacțiunilor slabe care provoacă dezintegrarea particulelor elementare și dezintegrarea β. Deci, m - -muon i se atribuie helicitatea dreaptă, m + -muon - stânga.

După descoperirea unui număr atât de mare de antiparticule, a apărut o nouă sarcină - de a găsi antinuclei, cu alte cuvinte, de a demonstra existența antimateriei, care este construită din antiparticule, la fel ca materia din particule. Antinucleii au fost într-adevăr descoperiti. Primul antinucleu, antideuteronul (o stare legată de p̃ și ñ), a fost obținut de un grup de fizicieni americani condus de L. Lederman în 1965. Ulterior, nucleele de antiheliu (1970) și antitritiu (1973) au fost sintetizate la acceleratorul Serpuhov. .

Trebuie remarcat, totuși, că posibilitatea anihilării la întâlnirea particulelor nu permite antiparticulelor să existe între particule pentru o lungă perioadă de timp. Prin urmare, pentru o stare stabilă a antimateriei, aceasta trebuie izolată de materie. Dacă ar exista o acumulare de antimaterie în apropierea părții din Univers cunoscută de noi, atunci ar trebui observată o radiație puternică de anihilare (explozii cu eliberarea de cantități uriașe de energie). Cu toate acestea, astrofizicienii nu au înregistrat nimic de acest gen până acum. Cercetările efectuate pentru căutarea antinucleilor (în cele din urmă antimaterie), și primele succese obținute în această direcție, sunt de o importanță fundamentală pentru cunoașterea ulterioară a structurii materiei.

Suntem obișnuiți să folosim anti- pentru a desemna entităţi opuse. De exemplu, eroul și anti-eroul dintr-un film de aventură sunt într-o luptă amară. Cu toate acestea, în microcosmos, particule și antiparticule nu sunt complet opuse una cu cealaltă. O particulă și o antiparticulă au aceeași masă, viață, spin, doar sarcina diferă. Dar nici aici nu totul este atât de simplu.

Ce sunt antiparticulele

De regulă, de la banca școlii, cei mai mulți oameni înțeleg doar o sarcină electrică ca încărcare. Într-adevăr, dacă luăm în considerare electronul și antiparticula lui - pozitronul, atunci ele diferă tocmai în sarcina electrică: electronul are o sarcină electrică negativă, iar pozitronul are una pozitivă. Cu toate acestea, pe lângă electromagnetice, există și interacțiuni gravitaționale, puternice și slabe, fiecare dintre ele având și propriile sarcini. Să presupunem că un proton, care are o sarcină electrică pozitivă, și un antiproton, care are o sarcină electrică negativă, într-o interacțiune puternică capătă o sarcină barionică (sau număr barion) egal cu +1 pentru un proton și -1 pentru un antiproton . Prin urmare, dacă nu există sarcină electrică, de exemplu, ca în cazul unui neutron și al unui antineutron, particulele care interacționează puternic diferă în continuare în numărul barionului, care este egal cu +1 pentru un neutron și -1 pentru un antineutron.

Există situații în care atât sarcina barionică, cât și cea electrică sunt egale cu zero? Da, de exemplu, în cazul mezonilor. Sunt formați dintr-un quarc și un antiquarc, iar prin definiție sarcina lor barionică este zero. Luați în considerare, de exemplu, mezonii K neutri din punct de vedere electric - particule uimitoare în care a fost descoperită încălcarea parității spațiale și a sarcinii combinate. Există un mezon K0 și un mezon anti-K0. Sarcinile electrice și barione ale ambelor particule sunt egale cu zero. Atunci de ce sunt considerate o particulă și o antiparticulă? În acest caz, compoziția de quarci a mezonilor diferă. Mezonul K0 este format dintr-un cuarc anti-s și un cuarc d. Mezonul anti-K0, dimpotrivă, este format dintr-un s-quark și un anti-d-quark. Cuarcul ciudat - s - are un nou număr cuantic sau încărcătură - ciudatenie. Ciudația este diferită pentru quarcurile s și anti-s, la fel cum sarcina barionului este diferită pentru protoni și antiprotoni; Cuarcii d și antiquarcii d au propriul număr cuantic, similar cu ciudatenia. Aceste sarcini fac posibilă distingerea între mezonii K0 și anti-K0 din punct de vedere electric și barion-neutru.

Cu toate acestea, se întâmplă ca particulele și antiparticulele să fie identice. De exemplu, mezonul φ, care constă dintr-un cuarc anti-s și un cuarc s, iar antiparticula sa, dimpotrivă, este format dintr-un cuarc s și un cuarc anti-s. Se pare că φ-mezonul este propria sa antiparticulă. De fapt, există multe particule similare cu mezonul φ. Cel mai faimos dintre acestea este probabil mezonul J/ψ, care este format dintr-un cuarc de farmec și un antiquarc. Fotonii sunt, de asemenea, identici cu ei înșiși. Și purtători de interacțiune slabă - bosonii Z0 - de asemenea. Dar există o particulă elementară pentru care răspunsul la întrebarea dacă este identică cu ea însăși nu a fost încă clarificat. Această particulă este un neutrin. Ea participă doar la interacțiuni slabe și gravitaționale. Cu toate acestea, interacțiunea gravitațională la scara de energie disponibilă în prezent nu joacă niciun rol. Prin urmare, putem spune că neutrinul participă doar la interacțiuni slabe. Există două abordări pentru descrierea stărilor neutrinilor în teoria câmpului cuantic. Prima este așa-numita abordare Dirac, în care neutrinii și antineutrinii sunt considerați neidentici unul cu celălalt. Cu alte cuvinte, din punctul de vedere al teoreticienilor, neutrinii și antineutrinii sunt asemănători cu un electron și un pozitron. A doua este abordarea Majoranei, în care neutrinii și antineutrinii sunt considerați identici unul cu celălalt. Alegerea în favoarea conceptului lui Majorana poate fi dată de observarea experimentală a descompunerii duble beta fără neutrini a nucleelor. Această dezintegrare este una dintre cele mai dificil de observat experimental. În prezent, acest proces încă nu este descoperit.

Istoria descoperirii antiparticulelor

Deja în Grecia antică, gânditorii antici au pus întrebarea structurii fundamentale a materiei. Conform modului științific al acelor ani, grecii căutau elemente primare. Ca rezultat al acestor căutări, grecii aveau mai multe seturi complet diferite de elemente primare și chiar conceptul de atomi ca un apendice extravagant. Dar grecii nu au putut alege între diferite seturi, deoarece argumentele logice nu erau suficiente pentru alegere și au rămas aproape 2000 de ani înainte de ideea de a înființa un experiment decisiv.

Abia la începutul secolelor XVII-XVIII, fizica s-a format ca știință, a cărei principală forță motrice este experimentul și a rămas așa până în primul sfert al secolului XX. Rezultatele experimentale neașteptate au fost cele care au dat impuls apariției electrodinamicii clasice, a teoriei speciale a relativității și a mecanicii cuantice.

Cu toate acestea, în 1928 totul s-a schimbat. Un fizician teoretician englez remarcabil, unul dintre creatorii mecanicii cuantice, Paul Dirac a scris o ecuație cuantică relativistă pentru particule cu un spin semiîntreg. Această ecuație avea o caracteristică importantă pe care Dirac nu a introdus-o în ea: dacă această ecuație ar avea o soluție pentru particulele cu sarcină electrică negativă, atunci ar apărea inevitabil o soluție suplimentară pentru particulele cu sarcină pozitivă. La începutul anilor 1930, exista o singură particulă cunoscută cu un spin pe jumătate întreg și o sarcină negativă - adică electronul - și o particulă cu un spin pe jumătate întreg și o sarcină pozitivă, și acesta era protonul. La început, fizicienii au crezut că cele două soluții ale ecuației lui Dirac corespundeau acestor două particule. Dar foarte curând, matematicianul german Hermann Weyl a demonstrat că particulele din ecuația lui Dirac cu sarcini pozitive și negative trebuie să aibă aceeași mase. Și apoi a fost o problemă, pentru că protonul este de aproximativ 2000 de ori mai greu decât electronul.

Adică, teoria lui Dirac a prezis un fapt fundamental nou. În termeni moderni, Paul Dirac a prezis antiparticule. Numai la început nimeni nu a crezut în ele, iar Dirac însuși a fost criticat pentru o ecuație pretins eronată. Și degeaba. La urma urmei, a trecut un an de când au fost descoperite antiparticule. Numai descoperitorul lor, talentatul fizician experimental sovietic Dmitri Vladimirovici Skobeltsyn, habar nu avea despre asta. Cert este că era fascinat de problema care era relevantă pentru acea perioadă: studiul compoziției razelor cosmice, adică a particulelor care cad pe Pământ din spațiu. Pentru a măsura impulsul particulelor de raze cosmice și încărcarea acestora, Skobeltsyn a plasat o cameră cu nori - cel mai recent dispozitiv pentru anii 1930 care a înregistrat urmele particulelor încărcate - într-un câmp magnetic constant. Într-o astfel de cameră, particulele încărcate pozitiv care vin din spațiul cosmic ar trebui să se rotească într-o direcție, iar cele negative în cealaltă. Skobeltsyn a observat mai multe piste similare cu pistele de electroni, dar răsucindu-se în direcția opusă. De la înălțimea cunoștințelor moderne, înțelegem că astfel de urme au fost lăsate de pozitroni. Dar omul de știință a sugerat că aceste urme sunt lăsate de electronii care zboară de pe suprafața Pământului, unde se formează ca urmare a radioactivității naturale, și a încetat să mai fie interesat de aceste urme.

Prin urmare, Karl Anderson este considerat primul descoperitor de pozitroni din lume. Acest genial experimentator american știa despre teoria lui Dirac și dorea să testeze experimental existența „electronilor cu o încărcătură diferită”. Anderson a folosit tehnica lui Skobeltsyn cu un mic adaos care l-a făcut pe experimentatorul american laureat al premiului Nobel: a plasat o placă de plumb într-o cameră cu nori. Când o particulă încărcată lovește o placă, își pierde o parte din energie, impulsul său scade și curbura pistei într-un câmp magnetic se modifică. Prin urmare, prin modificarea curburii pistei, se poate înțelege din ce parte a plăcii de plumb particula a intrat în cameră. Aceasta era informația pe care Skobeltsyn nu o avea pentru a descoperi pozitronul. S-a dovedit că particulele ale căror urme sunt similare cu urmele electronilor, dar răsucite în direcția opusă, zboară din spațiu în același mod ca electronii obișnuiți. Anderson și-a pus în scenă experimentul în 1932. Acest an este considerat anul descoperirii antiparticulelor și anul de la care teoria în fizica particulelor a început să depășească experimentul. Neutrinul, bosonul Higgs, cuarcul de top au fost prezise pentru prima dată de teoreticieni. Uneori, experimentele au confirmat teoria după o jumătate de secol, așa cum a fost cazul, de exemplu, cu bosonul Higgs.

Putem spune că la un nou nivel am revenit la situația care era în Grecia Antică: teoreticienii oferă multe concepte fundamentale noi, așa cum grecii au propus cândva diverse seturi de elemente primare. Abia acum experimentatorii încearcă să testeze aceste concepte, dacă există o astfel de posibilitate tehnologică.

Dar antiprotonul? Aceasta este a doua antiparticulă care a fost descoperită de fizicieni. A fost descoperit în 1955 la un accelerator de protoni de un grup de talentat fizician italian Emilio Segre, care a fugit de naziști în America. Descoperirea a fost distinsă cu Premiul Nobel în 1959. Aproape simultan cu antiprotonul, a fost descoperit și antineutronul.

Acum au fost descoperite sute de antiparticule. Orice particulă încărcată, nu neapărat cu un spin pe jumătate întreg, are propria sa antiparticulă. Premiile Nobel sunt acordate pentru descoperirea antiparticulelor. Iar proprietatea unei particule și a unei antiparticule descoperite de Anderson în timpul interacțiunii de a se transforma în fotoni – de a anihila – a dat naștere unuia dintre misterele fundamentale ale fizicii moderne – asimetria barionică a Universului. Ecuația lui Dirac a fost recunoscută de mult timp de toți fizicienii și a stat la baza teoriei câmpurilor cuantice.

De la antiparticule la antimaterie

Dacă în anii 1960 fizicienii puteau obține pozitroni, antiprotoni și antineutroni, atunci s-ar părea că de aici este un pas până la sinteza antimateriei, precum antihidrogenul. Cu toate acestea, există mari dificultăți pe parcurs.

Pentru a crea atomi și molecule de antimaterie, nu este suficient să obțineți blocurile lor de construcție - antiparticule. Aceste antiparticule trebuie să fie încetinite. Dar, cel mai important, antimateria trebuie depozitată într-o lume care constă din materie. Antiparticulele nu pot fi puse pur și simplu într-o cutie: se vor anihila cu pereții cutiei. Dacă vrem să păstrăm antiparticulele, atunci trebuie să le depozităm în vid și într-un „vas fără pereți”. Pentru particulele încărcate, un câmp magnetic neomogen puternic poate fi folosit ca un astfel de vas. Sarcina de a limita particulele neutre este mult mai dificilă, dar în timp a fost rezolvată și folosind un câmp magnetic. În prezent, antihidrogenul este ținut în capcane Penning magnetice timp de aproape 20 de minute.

Sinteza antimateriei este logică să înceapă cu sinteza antinucleilor. Până în prezent, însă, s-au înregistrat puține progrese în această direcție. S-au sintetizat doar antiheliu-3, care constă din doi antiprotoni și un antineutron, și antiheliu-4, care este format din doi antiprotoni și doi antineutroni. (Rețineți că antiheliul-3 a fost sintetizat la Institutul pentru Fizica Energiei Înalte de lângă Moscova la acceleratorul U-70, care este în prezent acceleratorul de particule cu cea mai mare energie din Rusia.)

S-au făcut și mai puține progrese în sinteza antiatomilor. În prezent, au fost sintetizați doar atomi de antihidrogen. Atomi unici de antihidrogen au fost sintetizați la Centrul European pentru Fizica Particulelor (CERN) abia în 1995. Adevărata descoperire a venit în 2002, când au fost sintetizați aproximativ 50 de milioane de atomi de antihidrogen. De atunci, CERN a fost lider mondial în studiul proprietăților fizice și chimice ale antimateriei.

Antiparticule și legile fundamentale ale naturii

În fizica modernă, simetriile joacă un rol excepțional. În teoria cuantică a câmpului, una dintre cele mai importante simetrii este așa-numita simetrie CPT, adică simetria față de înlocuirea simultană a tuturor sarcinilor cu opusul ©, reflexia în oglindă a spațiului (P) și inversarea timpului. (T). Se crede că numai teoriile CPT-simetrice pot fi realizate în natură. Simetria CPT implică multe proprietăți pe care particulele și antiparticulele trebuie să le respecte, de exemplu, egalitatea maselor ambelor. În prezent, este interesant cum se comportă nu atât antiparticulele individuale, cât anti-obiectele mai complexe, cum ar fi nucleele și atomii. De exemplu, CERN investighează în mod activ proprietățile spectroscopice ale atomilor de antihidrogen. Simetria CPT necesită ca aceste proprietăți să fie exact aceleași cu cele ale atomului de hidrogen. De asemenea, un atom de antihidrogen trebuie să cadă în câmpul gravitațional al Pământului în același mod ca un atom de hidrogen. Și un astfel de experiment se desfășoară acum la CERN. Deci, CERN nu este doar Marele Colisionator de Hadroni și Bosonul Higgs. Acesta este, de asemenea, un test al simetriilor fundamentale ale naturii. Pentru înțelegerea lumii din jurul nostru, aceste simetrii sunt chiar mai importante decât bosonul Higgs. Până acum, experimentele nu au reușit să găsească un singur semn de încălcare a simetriei CPT.

Acum să ne uităm în jur și să ne punem o altă întrebare firească: de ce suntem înconjurați doar de materie? Și unde a dispărut antimateria din lumea noastră? Această problemă se numește asimetria barionică a universului. Din teorema CPT, este naiv să ne așteptăm la o cantitate egală de materie și antimaterie după Big Bang. Aceasta înseamnă că mai devreme sau mai târziu poate avea loc anihilarea globală. Și doar fotonii unici aproape care nu interacționează se vor repezi prin Universul fără viață.

Enigma asimetriei barioniste nu a fost încă rezolvată. Mai multe răspunsuri pot fi oferite aici. De exemplu, sistemul nostru solar este format din materie, în timp ce un alt sistem stelar situat departe de al nostru este format din antimaterie. Dar atunci nu este clar, din ce motive, în loc de anihilare, materia și antimateria au preferat să se separe în spațiu? Iar astronomii nu observă antilumile stelare.

O altă idee a fost propusă în 1967 de academicianul sovietic, laureatul Premiului Nobel pentru Pace Andrei Dmitrievici Saharov. El a sugerat că numărul barionului - același despre care am vorbit la începutul acestui articol - este încălcat și, în plus, sa bazat pe faptul experimental al încălcării sarcinii combinate © și a parității spațiale (P). Atunci particulele instabile se pot descompune oarecum diferit față de antiparticulele instabile. Și acest lucru se dovedește a fi suficient pentru ca până la urmă să fie puțin mai multă materie decât antimaterie. Restul materiei și antimateriei anihilate. Și toate obiectele din Univers constau dintr-un mic exces de materie. În prezent, teoria lui Saharov a fost completată și dezvoltată. Dar ideea principală a rămas neschimbată.

Despre antimateria pentru stele

Nu ar fi exagerat să spunem că omenirea visează să zboare spre stele. Dar chiar și pentru cea mai apropiată stea, Proxima Centauri, lumina de la Soare durează mai mult de trei ani. Restul stelelor sunt departe. Fantaștii depășesc cu ușurință astfel de distanțe gigantice cu ajutorul tunelurilor spațiu-timp, hiperdrive-urilor, a zecea dimensiune și a altor moduri de transport convenabile, dar, din păcate, doar imaginare. În lumea reală, navele spațiale ale primilor exploratori stelari ar trebui să se miște în același spațiu cu lumina și, de preferință, la o viteză apropiată de viteza luminii. În același timp, dorim ca o astfel de navă spațială să aibă cea mai mică masă posibilă. În această situație, nu există combustibil mai bun decât antimateria pentru o navă spațială. Într-adevăr, întreaga masă de combustibil în timpul anihilării se transformă în fotoni care zboară din duză cu viteza luminii. Fotonii trebuie să accelereze nava spațială la viteze foarte mari, care sunt fracțiuni din viteza luminii. Aceasta înseamnă că zborul către Proxima Centauri poate dura, să zicem, treizeci de ani. Este mult, dar exploratorii stelelor vor avea timp să se întoarcă pe Pământ în timpul de viață a unei generații. Ce urmeaza? Poate fi ca în science-fiction din anii 1950 și 1960: piloți spațiali, aproape fără vârstă din cauza paradoxului gemenilor și fete care le așteaptă pe Pământ în camere criogenice. Romantism cosmic din anii șaizeci de aur sau viața dură de zi cu zi din două mii cincizeci? Totul a început însă cu neobișnuita ecuație a lui Dirac, care inevitabil trebuia să aibă două soluții, și Karl Anderson, care a ghicit să introducă o placă de plumb în camera de nor.

Nu exista niciun motiv să presupunem că existența unui pozitron sau, așa cum este mai bine să-l numim acum, a unui antielectron, este o caracteristică a particulelor mici. În ciuda unui număr de caracteristici specifice, teoria interacțiunii dintre nucleoni se dezvoltă pe aceeași linie ca și teoria interacțiunii electronilor. În majoritatea lucrărilor teoretice, se presupune că nucleonii ar trebui descriși prin ecuații destul de asemănătoare cu ecuațiile Dirac pentru electroni. Dacă da, atunci pentru nucleoni ar trebui să ne așteptăm la existența unor antiparticule localizate în același

relație cu protonul și neutronul, în care se află pozitronul și electronul. Experiența a arătat că acesta este exact cazul protonului. Puțin mai târziu, a fost descoperit și antineutronul, care diferă de neutron în direcția momentului magnetic (pentru un neutron, momentul magnetic și vectorul momentului de rotație sunt antiparalele, iar pentru un antineutron, sunt paralele).

Orez. 246. (vezi scanare)

Descoperirea antiprotonului arată validitatea ideii generale - legătura inseparabilă a câmpului cu particulele. La fel ca o pereche de pozitroni -

un electron, o pereche proton-antiproton poate apărea prin transferul unui nucleon dintr-o stare de energie negativă într-o stare cu energie pozitivă. În acest scop, energia este necesară nu mai puțin decât Aceasta este o energie uriașă, de 1840 de ori mai mare decât energia necesară pentru a crea o pereche electron-pozitron. Au fost necesare miliarde de acceleratoare de electroni volți pentru a face posibilă descoperirea antiprotonului.

Când un proton întâlnește un antiproton, ei se vor anihila. Deoarece nucleonii transferă energie prin câmpul meson, în timpul anihilării masa și energia lor vor fi date cuantelor acestui câmp - mezoni.

Nu există nicio îndoială că acest proces va fi studiat în detaliu în următorii ani.

Pe fig. 246 prezintă o fotografie a anihilării unui proton și a unui antiproton. Procesul a fost observat într-o cameră cu bule umplută cu propan lichid. Diagrama procesului este prezentată în stânga sus.

Considerațiile despre necesitatea existenței antiparticulelor se aplică și neutrinilor. Imaginea „oglindă” se numește antineutrino. Diferența dintre particulele care alcătuiesc dubletul este aceeași cu cea a neutronului și a antineutronului.

Sub formă de dublet, există și muoni, precum și alte particule elementare, despre care nu am vorbit.

Muonii sunt un triplet: muonul apare sub formă de varietăți cu sarcini plus și minus, precum și cu o sarcină egală cu zero. Spre deosebire de neutron și neutrin, un muon neutru fără spin nu poate avea o antiparticulă (se mai poate spune: coincide cu antiparticulă). O altă particulă care nu are o „reflexie” este un foton.

- gemeni de particule elementare obișnuite, care diferă de acestea din urmă prin semnul sarcinii electrice și semnele altor caracteristici. Particulele și antiparticulele au aceleași mase, spinuri și durate de viață. Dacă particula este caracterizată și de alte caracteristici cuantice interne care au un semn, atunci antiparticula are aceleași valori ale acestor caracteristici, dar semnele sunt opuse. Dacă particula este instabilă (întâmpină dezintegrare), atunci antiparticula este, de asemenea, instabilă, iar durata lor de viață coincide și metodele de dezintegrare coincid (până la înlocuirea schemelor de dezintegrare a particulelor în antiparticule).
Materia obișnuită este formată din protoni (p), neutroni (n) și electroni (e -). Antimateria este formată din antiparticulele lor - antiprotoni (), antineutroni () și antielectroni (pozitroni e +). Alegerea particulelor care să fie considerate ca particule și care ca antiparticule este condiționată și determinată de considerente de comoditate. Antiparticula unei antiparticule este o particulă. Când o particulă și o antiparticulă se ciocnesc, acestea dispar (se anihilează), transformându-se în cuante gamma.
În unele cazuri (de exemplu, un foton sau π 0 -mezon etc.), particula și antiparticula coincid complet. Acest lucru se datorează faptului că fotonul și π 0 -mezonul nu au o sarcină electrică și alte caracteristici interne cu semn.

Caracteristică	Particulă	Antiparticulă
Greutate	M	M
Incarcare electrica	+(-)Î	-(+)Î
A învârti	J	J
Moment magnetic	+(-)μ	-(+)μ
număr barion	+B	-B
Numărul Lepton	+L e , +L μ , +L τ	-L e , -L μ , -L τ
ciudățenie	+(-)s	-(+)s
Farmec	+(-)c	-(+)c
fundul	+(-)b	-(+)b
topness	+(-)t	-(+)t
Isospin	eu	eu
Proiecția Isospin	+(-)I 3	-(+)I 3
Paritate	+(-)	-(+)
Durata de viață	T	T
Schema de dezintegrare		conjugat de încărcare

Antimateria este formată din antiparticule - antiprotoni, antineutroni și antielectroni - pozitroni e +. Particulele și antiparticulele sunt egale. Alegerea particulelor care să fie considerate ca particule și care ca antiparticule este condiționată și determinată de considerente de comoditate. În partea observabilă a Universului, materia este formată din electroni încărcați negativ, protoni și neutroni încărcați pozitiv.
Când un electron și un pozitron se ciocnesc, ele dispar (se anihilează), transformându-se în cuante gamma. În timpul anihilării particulelor care interacționează puternic, de exemplu, un proton și un antiproton, se formează mai mulți mezoni π + , π - , π 0 , K + , K - , K 0.

De fapt, afirmația că interacțiunea particulelor și antiparticulelor implică invariabil crearea de fotoni este falsă chiar și în ceea ce privește electronii și pozitronii. O pereche electron-pozitron liber se anihilează odată cu formarea de cuante electromagnetice numai dacă energia sa nu este prea mare. Electronii și pozitronii foarte rapizi sunt capabili să genereze pi-mezoni pozitivi și negativi (sunt și pioni), muoni plus și minus, protoni și antiprotoni și chiar și particule mai grele - doar energia ar fi suficientă. Protonii lenți și antiprotonii în timpul anihilării dau naștere la pioni încărcați și neutri (și cei rapizi altor particule), care se descompun în cuante gamma, muoni și neutrini. În principiu, ciocnirea unei particule și anticopia sa poate avea ca rezultat oricare dintre combinațiile de particule care nu sunt interzise de principiile simetriei și legile de conservare.

Poate părea că anihilarea nu este diferită de alte interacțiuni interparticule, dar are o caracteristică fundamentală. Pentru ca particulele stabile, cum ar fi protonii sau electronii, să dea naștere unei ploaie de locuitori exotici ai microcosmosului atunci când se întâlnesc, acestea trebuie să fie dispersate corespunzător. Protonii lenți își vor schimba pur și simplu viteza atunci când se vor întâlni - acesta va fi sfârșitul chestiunii. Dar protonul și antiprotonul, apropiindu-se, fie suferă o împrăștiere elastică și se dispersează, fie se anihilează și produc particule secundare.

Toate cele de mai sus se referă la anihilarea particulelor libere. Dacă cel puțin unul dintre ele face parte dintr-un sistem cuantic, situația rămâne aceeași în principiu, dar alternativele se schimbă. De exemplu, anihilarea unui electron liber și a unui pozitron liber nu poate da niciodată naștere unui singur cuantic - legea conservării impulsului nu permite. Cel mai ușor este să vedeți acest lucru dacă lucrați în sistemul centrului de inerție al perechii care se ciocnește - atunci impulsul inițial va fi egal cu zero și, prin urmare, nu poate coincide cu impulsul unui singur foton, indiferent unde se duce. Dacă un pozitron întâlnește un electron care este, de exemplu, o parte a unui atom de hidrogen, este posibilă și anihilarea unui foton - în acest caz, o parte din impuls va fi transferată nucleului atomic.

Ce zici de ANTIGRAV?

Fizicianul englez Arthur Schuster credea că antimateria este respinsă gravitațional de materia obișnuită, dar știința modernă consideră că acest lucru este puțin probabil. Din cele mai generale principii de simetrie ale legilor microlumii, rezultă că antiparticulele ar trebui atrase unele de altele prin gravitație, ca și particulele fără prefixul „anti”. Întrebarea care este interacțiunea gravitațională dintre particule și antiparticule nu a fost încă pe deplin rezolvată, dar răspunsul la aceasta este aproape evident.
Să începem cu teoria generală a relativității a lui Einstein. Se bazează pe principiul egalității stricte a maselor gravitaționale și inerțiale, iar pentru materia obișnuită această afirmație a fost confirmată experimental prin multe măsurători foarte precise. Deoarece masa inerțială a unei particule este exact egală cu masa antiparticulei sale, pare foarte probabil ca și masele lor gravitaționale să fie egale. Cu toate acestea, aceasta este încă o presupunere, deși una foarte plauzibilă, și nu poate fi dovedită prin intermediul relativității generale.

Aceasta este înregistrarea radiației cu o energie caracteristică anihilării sau înregistrarea directă a antiparticulelor după masă și sarcină. Deoarece antiprotonii și nucleele de antiheliu nu pot zbura prin atmosferă, ele pot fi detectate doar cu ajutorul unor instrumente ridicate în straturile înalte ale atmosferei pe baloane sau cu instrumente orbitale, cum ar fi spectrometrul alfa magnetic AMS-01 livrat la stația Mir. în 1998, sau omologul său mult îmbunătățit AMS-02 (foto), care își va începe activitatea pe ISS.

PRINCIPALE MODALITĂȚI DE CĂUTARE A ANTIMATERIEI

Un alt argument împotriva respingerii gravitaționale dintre materie și antimaterie rezultă din mecanica cuantică. Amintiți-vă că hadronii (particulele care participă la interacțiuni puternice) sunt formați din quarci lipiți împreună prin legături gluoni. Fiecare barion este format din trei quarci, în timp ce mezonii constau din combinații perechi de quarci și antiquarci, și nu întotdeauna aceleași (un mezon, care include un quarc și propriul său antiquarc, este o particulă cu adevărat neutră în sensul că este complet identic cu antimezonul său). Cu toate acestea, aceste structuri de quarci nu pot fi considerate absolut stabile. Un proton, de exemplu, este compus din doi cuarci u, fiecare dintre care poartă o sarcină electrică elementară de +2/3 și un cuarc d cu o sarcină de -1/3 (prin urmare, sarcina protonului este +1 ). Cu toate acestea, acești quarci, ca urmare a interacțiunii cu gluonii, își pot schimba natura pentru o perioadă foarte scurtă de timp - în special, se pot transforma în antiquarci. Dacă particulele și antiparticulele se resping reciproc gravitațional, greutatea protonului (și, de asemenea, desigur, a neutronului) ar trebui să oscileze ușor. Cu toate acestea, până acum nu a fost găsit un astfel de efect într-un singur laborator.

Nu există nicio îndoială că într-o zi Experimentul Majestatea Sa va răspunde la această întrebare. Avem nevoie de puțin - să acumulăm mai multă antimaterie și să vedem cum se comportă în câmpul gravitațional terestru. Cu toate acestea, din punct de vedere tehnic, aceste măsurători sunt incredibil de complexe și este dificil de prezis când vor putea fi implementate.

DECI CARE ESTE DIFERENTA?

După descoperirea pozitronului timp de un sfert de secol, aproape toți fizicienii erau siguri că natura nu face distincția între particule și antiparticule. Mai precis, s-a crezut că orice proces fizic care implică particule corespunde exact aceluiași proces care implică antiparticule și ambele sunt efectuate cu aceeași probabilitate. Datele experimentale disponibile au mărturisit că acest principiu este respectat pentru toate cele patru interacțiuni fundamentale - puternice, electromagnetice, slabe și gravitaționale.
Și apoi, dintr-o dată, totul s-a schimbat dramatic. În 1956, fizicienii americani Li Jundao și Yang Jenning au publicat o lucrare câștigătoare a Premiului Nobel în care discutau despre dificultatea a două particule aparent identice, mezonul theta și mezonul tau, care se descompun în numere diferite de pioni. Autorii au subliniat că această problemă poate fi rezolvată dacă presupunem că astfel de dezintegrari sunt asociate cu procese al căror caracter se schimbă atunci când trec de la dreapta la rece, cu alte cuvinte, cu reflexia în oglindă (puțin mai târziu, fizicienii și-au dat seama că, în termeni generali, avem nevoie de să vorbim despre reflexiile în fiecare dintre cele trei planuri de coordonate – sau, ceea ce este la fel, despre schimbarea semnelor tuturor coordonatelor spațiale, inversarea spațială). Aceasta înseamnă că procesul în oglindă poate fi interzis sau poate apărea cu o probabilitate diferită decât înainte de oglindire. Un an mai târziu, experimentatorii americani (aparținând la două grupuri independente și care lucrează prin metode diferite) au confirmat că astfel de procese există.
Acesta a fost doar începutul. În același timp, fizicienii teoreticieni din URSS și SUA și-au dat seama că încălcarea simetriei oglinzii face posibilă încălcarea simetriei în ceea ce privește înlocuirea particulelor cu antiparticule, ceea ce a fost demonstrat în mod repetat în experimente. Este de remarcat faptul că nu cu mult înainte de Lee și Yang, dar încă în același 1956, posibilitatea ruperii simetriei oglinzii a fost discutată de fizicianul experimental Martin Block și marele teoretician Richard Feynman, dar nu au publicat niciodată aceste considerații.

În timpul uneia dintre ultimele misiuni de navetă (STS-134) din 2010, va fi livrat ISS un nou instrument științific, Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02, Alpha Magnetic Spectrometer). Prototipul său AMS-01 a fost livrat la bordul stației spațiale Mir în 1998 și a confirmat performanța conceptului. Scopul principal al programului științific va fi studierea și măsurarea cu mare precizie a compoziției razelor cosmice, precum și căutarea formelor exotice ale materiei - materie întunecată, materie ciudată (particule care conțin cuarcuri(e) ciudate), precum precum și antimaterie - în special, nuclee de antiheliu .

AMS către ISS

Fizicienii desemnează în mod tradițional reflexia în oglindă cu litera latină P, iar înlocuirea particulelor cu antiparticulele lor cu litera C. Ambele simetrii sunt încălcate numai în procesele care implică interacțiunea slabă, cea care este responsabilă pentru dezintegrarea beta a nucleelor ​​atomice. Rezultă că din cauza interacțiunilor slabe există diferențe în comportamentul particulelor și antiparticulelor.
O încălcare ciudată a simetriei oglinzii a adus la viață încercări de a o compensa într-un fel. Deja în 1956, Lee și Yang, și în mod independent Lev Landau, au sugerat că natura nu face distincția între sistemele care sunt obținute unul de celălalt prin aplicarea împreună a transformărilor C și P (așa-numita simetrie CP). Din punct de vedere al teoriei, această ipoteză părea foarte convingătoare și, în plus, se potrivea bine cu datele experimentale. Cu toate acestea, doar opt ani mai târziu, angajații Laboratorului Național Brookhaven au descoperit că unul dintre mezonii K neîncărcați (sau, așa cum sunt numiți și kaoni) se poate degrada într-o pereche de pioni. Cu respectarea strictă a simetriei CP, o astfel de transformare este imposibilă - și, prin urmare, această simetrie nu este universală! Adevărat, ponderea cariilor presupus interzise nu a depășit 0,2%, dar tot au avut loc! Descoperirea le-a adus liderilor echipei Brookhaven, James Cronin și Val Fitch, Premiul Nobel pentru Fizică.

SIMETRIE ȘI ANTIMATERIE

Încălcările simetriei CP sunt direct legate de diferența dintre materie și antimaterie. La sfârșitul anilor 1990, la CERN a fost făcut un experiment foarte frumos cu kaoni neutri K 0, fiecare dintre care constă dintr-un cuarc d și un antiquarc ciudat mai masiv. Legile naturii permit antiquarcului să-și piardă o parte din energie și să se transforme într-un anti-d. Energia eliberată poate fi folosită pentru a degrada kaonul, dar este posibil ca d-quark-ul vecin să-l absoarbă și să se transforme într-un cuarc ciudat. Ca urmare a acestui fapt, va apărea o particulă, constând dintr-un anti-d-quark și un quark ciudat, adică un antikaon neutru. Formal, această transformare poate fi descrisă ca rezultat al aplicării transformării CP la kaon!
Astfel, dacă simetria CP este respectată în mod absolut strict, atunci kaonii neutri K 0 se transformă în antiparticulele lor cu exact aceeași probabilitate când suferă transformări inverse. Orice încălcare a simetriei CP va atrage după sine o schimbare a uneia dintre aceste probabilități. Dacă pregătim un fascicul de un număr egal de kaoni și anticaoni neutri și urmărim dinamica concentrației ambelor particule, putem afla dacă oscilațiile lor cuantice respectă simetria CP.

Este exact ceea ce au făcut fizicienii CERN. Ei au descoperit că antikaonii neutri devin kaoni puțin mai repede decât se transformă în antikaoni. Cu alte cuvinte, a fost descoperit un proces în care antimateria se transformă în materie mai repede decât materia în antimaterie! Într-un amestec cu proporții inițial egale de materie și antimaterie, în timp, se formează chiar și un exces mic, dar încă măsurabil de materie. Același efect a fost dezvăluit în experimentele cu alte particule neutre grele - mezoni D 0 și mezoni B 0 .
Astfel, până la sfârșitul secolului al XX-lea, experimentatorii au demonstrat în mod convingător că interacțiunile slabe au efecte diferite asupra particulelor și antiparticulelor. Deși aceste diferențe sunt foarte mici în sine și ies la iveală doar în cursul anumitor transformări ale particulelor foarte exotice, toate sunt destul de reale. Aceasta înseamnă prezența asimetriei fizice între materie și antimaterie.
Pentru a completa imaginea, trebuie remarcată încă o circumstanță. În anii 1950, a fost demonstrată cea mai importantă propoziție a mecanicii cuantice relativiste, teorema CPT. Se spune că particulele și antiparticulele sunt strict simetrice în raport cu transformarea CP urmată de inversarea timpului (strict vorbind, această teoremă este adevărată numai fără a lua în considerare gravitația, altfel întrebarea rămâne deschisă). Prin urmare, dacă simetria CP nu este respectată în unele procese, viteza lor în direcțiile „înainte” și „înapoi” (ceea ce să considerăm că ambele, desigur, este o chestiune de acord) nu ar trebui să fie aceeași. Acesta este exact ceea ce au demonstrat experimentele de la CERN cu kaoni neutri.

UNDE ESTE ANTI-LUMEA?

În 1933, Paul Dirac era sigur că în Universul nostru există insule întregi de antimaterie, despre care a menționat în prelegerea sa Nobel. Cu toate acestea, oamenii de știință moderni cred că nu există astfel de insule nici în Galaxia noastră, nici în afara ei. Desigur, antimateria ca atare există. Antiparticulele sunt generate de multe procese de înaltă energie - să zicem, arderea termonucleară a combustibilului stelar și exploziile supernovei. Ele apar în norii de plasmă magnetizată care înconjoară stelele neutronice și găurile negre, în timpul ciocnirilor de particule cosmice rapide în spațiul interstelar, când atmosfera terestră este bombardată de raze cosmice și, în cele din urmă, în experimentele cu accelerație. În plus, dezintegrarea unor radionuclizi este însoțită de formarea de antiparticule - și anume, pozitroni. Dar toate acestea sunt doar antiparticule și în niciun caz antimaterie. Până acum, nimeni nu a reușit să detecteze nici măcar antiheliul cosmic, darămite elemente mai grele. Căutarea radiațiilor gamma cu un spectru specific, cauzate de anihilarea la granițele clusterelor cosmice de materie și antimaterie, a fost, de asemenea, fără succes.

LUME SAU ANTI-LUME?

Să ne imaginăm că zburăm pe o navă interstelară care se apropie de o planetă cu viață inteligentă. Cum să aflăm din ce sunt făcuți frații noștri în minte - materie sau antimaterie? Puteți trimite o sondă de recunoaștere, dar dacă explodează în atmosferă, putem fi considerați agresori spațiali, ca în romanul științifico-fantastic al lui Krzysztof Borun, Antiworld. Acest lucru poate fi evitat prin utilizarea acelorași kaoni și antikaoni neutri. După cum am menționat deja, ei sunt capabili nu numai să se transforme unul în celălalt, ci și să se dezintegreze și în moduri diferite. În astfel de dezintegrari, neutrinii pot fi produși însoțiți fie de pioni și electroni pozitivi, fie de pioni și pozitroni negativi. Datorită asimetriei dintre materie și antimaterie, vitezele unor astfel de reacții sunt oarecum diferite. Această împrejurare poate fi folosită ca „hârtie de turnesol”. Pentru a testa o planetă pentru antimaterialitate, este convenabil să luăm nu kaoni și antikaoni puri, ci stările lor mixte; sunt desemnate ca K S și K L (S - scurt și L - lung). Cert este că în starea L, durata de viață a unei particule este de 570 de ori mai lungă decât în ​​starea S (5,12 x 10 -8 s față de 8,95 x 10 -11 s). În versiunea cu viață lungă a kaonilor, simetria materiei și antimateriei este mult mai puternică - pentru fiecare 10.000 de descompunere de tipul dorit, aproximativ 5015 produc pozitroni și 4985 electroni. Apropo, experimentul istoric al lui Cronin și Finch a fost făcut și pe mezoni K. Acum să începem conversația. Kaonii au o masă caracteristică puțin mai mare de jumătate din cea a unui proton. Să le explicăm fraților în minte că avem nevoie de o particulă neutră instabilă, a cărei masă este puțin mai mare decât masa nucleului celui mai simplu dintre atomi. Fizicienii extratereștri vor crea K-mezoni și vor determina caracteristicile dezintegrarii lor. Ne vom întreba dacă semnul sarcinii electrice a celei mai ușoare dintre particulele încărcate, generat în aceste dezintegrare puțin mai des decât o particulă similară de semn opus, coincide cu semnul particulelor care alcătuiesc atomii lumii lor. . În cazul unui răspuns pozitiv, ne va deveni clar că pozitronii fac parte din atomii lor și, prin urmare, străinul este format din antimaterie. Și dacă răspunsul este negativ - vă puteți pregăti pentru aterizare!

LUME SAU ANTI-LUME?

În literatura științifică apar periodic rapoarte despre descoperirea surselor primare non-standard de antiparticule cosmice de origine necunoscută. În aprilie 2009, au fost publicate date despre un exces misterios de pozitroni extrem de rapizi detectați de complexul de detectoare PAMELA. Acest echipament este plasat la bordul satelitului rus Resurs-DK, care a fost trimis pe orbită apropiată de Pământ la 15 iunie 2006 de la cosmodromul Baikonur. Unii experți au interpretat acest rezultat ca o posibilă dovadă a anihilării particulelor ipotetice de materie întunecată, dar în curând a apărut o explicație mai puțin exotică. Această ipoteză a fost comentată de binecunoscutul specialist în raze cosmice Veniamin Berezinsky de la Laboratorul Național Gran Sasso, care face parte din Institutul Național de Fizică Nucleară din Italia: „Modelul standard pentru producerea razelor cosmice galactice se bazează pe trei poziții. Rămășițele de supernova sunt considerate prima și principala sursă de particule încărcate.A doua idee - particulele sunt accelerate la viteze ultrarelativiste pe fronturile undelor de șoc post-explozive, iar în această accelerare rolul propriului câmp magnetic este foarte mare.A treia. Poziția este că razele cosmice se propagă prin difuzie. Fostul meu student, și acum profesor la Institutul Național de Astrofizică, Pasquale Blasi a arătat că excesul de pozitroni detectat de complexul PAMELA este destul de consistent cu acest model.Protonii accelerați în undele de șoc se ciocnesc cu particule de gaz cosmic și tocmai în această zonă a accelerației lor se transformă în pioni pozitivi, care se descompun tsya cu formarea de pozitroni și neutrini. Conform calculelor lui Blazy, acest proces ar putea foarte bine să producă exact aceeași concentrație de pozitroni pe care a găsit-o PAMELA. Un astfel de mecanism pentru generarea de pozitroni pare absolut natural, dar din anumite motive nu i s-a întâmplat nimănui până acum. Blasi a mai arătat că aceleași procese ar trebui să genereze și antiprotoni în exces. Cu toate acestea, secțiunea transversală a producției lor este mult mai mică decât valoarea corespunzătoare pentru pozitroni, din cauza căreia aceștia pot fi detectați numai la energii mai mari. Cred că va deveni posibil în timp”.
În general, până acum totul vorbește pentru faptul că nu există antistele, antiplanete sau chiar cei mai mici antimeteori în spațiu. Pe de altă parte, modelele convenționale Big Bang afirmă că, la scurt timp după naștere, universul nostru conținea același număr de particule și antiparticule. Deci de ce a supraviețuit prima și a dispărut cea din urmă?