Антиматерія: що це таке і як з її допомогою можна прискорити польоти в космосі

Нині фізики вважають, що в нашому Всесвіті, крім звичайної матерії, існує і її двійник — антиматерія. Вона має таку саму масу, але протилежний електричний заряд. Коли відбувається взаємодія звичайної матерії та антиматерії, то частинки останньої зникають і залишається тільки чиста енергія. Щось сталося у Всесвіті незабаром після його появи, завдяки чому звичайної матерії стало набагато більше, ніж антиматерії. Чому так сталося фізики не знають досі і намагаються в цьому розібратися. Деякі вчені вважають, що антиматерію можна використовувати на космічних кораблях. Що ж таке антиматерія і як за її допомогою можна прискорити польоти в космосі? Про це пише IFLScience.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Дивний двійник звичайної матерії

Відомі фундаментальні частки, з яких складається звичайна матерія, занадто крихітні, щоб ми могли відчути їхню присутність, але вчені багато чого вже про них знають. Наприклад, можна розглянути таку частку, як електрон, яка є складовою ядер атомів і має електричний заряд.

Згідно з квантовою теорією, яку створив Поль Дірак майже 100 років тому, передбачалося існування двох версій електрона, одна з яких має позитивний заряд, а друга — негативний. Вважалося, що негативно заряджений електрон є реальною часткою, але 1932 року було відкрито електрон із позитивним зарядом, який назвали позитрон. Тобто по суті — це античастка електрона.

Вважається, що будь-яка фундаментальна частинка має свого двійника, тобто античастку. Це стосується навіть тих часток, які не мають заряду, але вони можуть мати свого антипода, який відрізняється деякими квантовими властивостями.

Протон, який, як і електрон, входить до складу ядра атома, складається з кварків, які мають антикварки, що складають антипротони. Якщо з'єднати антипротон із позитроном, то можна отримати антиводень. Тобто античастки і складають антиматерію.

Але через кілька секунд після Великого вибуху антиматерії з якихось причин залишилося у Всесвіті дуже мало. Космічні промені, потік заряджених часток, що пронизують Всесвіт, містять позитрони й антипротони, але їх усього менше 1% від загального складу потоку часток. Позитрони утворюються під час певного радіоактивного розпаду, а також під час деяких ударів блискавок, а антипротони були знайдені в радіаційному поясі Землі.

Але будь-яка взаємодія зі звичайною матерією руйнує антиматерію і з'являється потужна енергія, тож деякі вчені вважають, що антиматерію можна використовувати для польотів у космосі на дуже великій швидкості.

Антиматерія і польоти в космосі

Понад 20 років тому з'явилися ідеї про те, що можна створити космічний корабель, який працює на антиматерії. Для утворення потужної енергії в двигуні такого корабля потрібно зіштовхувати протони й антипротони. Якщо спрямувати цю енергію назовні, то вона створить потужну тягу і це дасть змогу космічному кораблю значно пришвидшитися під час руху в космосі. Вчені підрахували, швидкість космічного корабля в такому разі може зрости у 200 разів, а можливо, і у 2000 разів. Таким чином час для переміщення між планетами Сонячної системи може скоротитися в десятки, а може і сотні разів. Якщо цей двигун настільки ефективний, то чому досі не створено робочий прототип? Вчені вважають, що для цього потрібно вирішити багато проблем.

Антиматерію складно утримувати, адже, як уже було сказано вище, вона зникає при контакті зі звичайною матерією. Досі тільки фізикам із ЦЕРН 12 років тому вдалося встановити в цьому плані рекорд. Вони змогли утримати антиводень протягом 17 хвилин.

Через те, що антиматерію складно виробляти, вона є найдорожчою речовиною з коли-небудь створених. Вчені підрахували, що фактична вартість виробництва однієї мільярдної частини грама антиматерії обходиться в кілька сотень мільйонів доларів.

Фокус уже писав про те, що згідно з новим дослідженням, примарні частинки взаємодіють зі світлом, хоча вважалося, що це неможливо. Такі частинки, як нейтрино, переміщаються космосом, проходячи без перешкод через зірки, планети і навіть через тіло людини.