Synthèse de l'antimatière. Antimatière « Intéressant pour la science

« L'antimatière n'est physiquement et chimiquement pas différente de la matière. En fait, c'est la même chose, seulement retournée. Pour les procyonides, nos manuels de physique et de chimie sont tout aussi valables que pour nous. Ils décrivent les mêmes schémas, les mêmes réactions avec les mêmes éléments. Seulement pour eux notre matière est l'antimatière. La question est de savoir de quel côté regarder. (Krzysztof Borun, Antimir, 1963)

L'idée de la possibilité de l'existence de l'antimatière s'est exprimée à l'ère de la physique classique, à la fin du XIXe siècle.

L'hydrogène et l'antihydrogène sont complètement identiques dans leur structure - ils se composent d'un hadron et d'un lepton. Dans le premier cas, un proton chargé positivement, composé de trois quarks (deux up et un down), et un électron chargé négativement forment un atome d'hydrogène, qui nous est bien connu. L'antihydrogène est constitué d'un antiproton chargé négativement, qui, à son tour, est construit à partir de trois antiquarks correspondants et d'un positron chargé positivement (antiparticule d'électron)

L'annihilation d'un électron et d'un positon dans le cas des basses énergies génère au moins deux photons (cela est dû à la conservation de la quantité de mouvement). Ce processus peut être représenté schématiquement à l'aide du diagramme dit de Feynman. Lorsqu'un certain seuil d'énergie est dépassé, l'annihilation peut se produire avec la naissance de photons "virtuels", qui à nouveau se désintègrent rapidement en paires d'électrons et de positrons

Modèle informatique de l'annihilation de la matière et de l'antimatière. Les lignes rouges sont des photons volant dans des directions opposées lors de l'annihilation des positrons, et les lignes jaunes sont des particules produites lors de l'annihilation des antiprotons. Les traces viennent d'un point - c'est la preuve que les antiprotons et les positrons forment des atomes d'antihydrogène (expérience ATHENA au CERN)

Chambre à projection temporelle de l'expérience PANDA au centre international FAIR à Darmstadt

La découverte des antiparticules est considérée à juste titre comme la plus grande réussite de la physique au XXe siècle. Elle a prouvé pour la première fois l'instabilité de la matière au niveau le plus profond, le plus fondamental. Avant cela, tout le monde était sûr que la substance de notre monde est composée de particules élémentaires qui ne disparaissent jamais et ne renaissent pas. Cette image simple est devenue une chose du passé lorsqu'il y a près de 80 ans, il a été prouvé qu'un électron et son jumeau chargé positivement disparaissent lorsqu'ils se rencontrent, donnant naissance à des quanta de rayonnement électromagnétique. Plus tard, il s'est avéré que les particules du micromonde ont généralement tendance à se transformer les unes dans les autres, et de bien des façons. La découverte des antiparticules a marqué le début d'une transformation radicale des idées fondamentales sur la nature de la matière.

L'idée de la possibilité de l'existence d'antimatière a été exprimée pour la première fois en 1898 - l'Anglais Arthur Schuster a publié une note très vague dans la revue Nature, probablement inspirée par la découverte récente de l'électron. "Si l'électricité négative existe", a demandé Schuster, "alors pourquoi n'y aurait-il pas d'or chargé négativement, du même jaune, avec le même point de fusion et avec le même spectre?" Et puis, pour la première fois dans la littérature scientifique mondiale, les mots « antiatome » et « antimatière » apparaissent dans ses mots. Schuster a supposé que les anti-atomes sont attirés les uns vers les autres par les forces gravitationnelles, mais repoussés par la matière ordinaire.

Les antiélectrons ont été remarqués pour la première fois dans l'expérience, encore une fois, avant leur découverte officielle. Cela a été fait par le physicien de Leningrad Dmitry Skobeltsin, qui dans les années 1920 a étudié la diffusion des rayons gamma par les électrons dans une chambre à brouillard placée dans un champ magnétique. Il a remarqué que certaines pistes d'origine apparemment électronique sont pliées dans le mauvais sens. Le point, bien sûr, est qu'un quantum de rayons gamma, lorsqu'il interagit avec la matière, peut donner naissance à un électron et à un positron, qui se tordent dans des directions opposées dans un champ magnétique. Skobeltsin, bien sûr, ne le savait pas et ne pouvait pas expliquer l'effet étrange, mais en 1928, il en fit rapport lors d'une conférence internationale à Cambridge. Par une amusante coïncidence, un jeune physicien théoricien, Paul Dirac, avait été élu au conseil du St. John's College de Cambridge, un an plus tôt, et dont les recherches finiraient par expliquer ces anomalies.

Équation de Dirac

En 1926, l'Autrichien Erwin Schrödinger a formulé une équation décrivant le comportement des particules non relativistes qui obéissent à la mécanique quantique, une équation différentielle dont les solutions déterminent les états de la particule. L'équation de Schrödinger décrit une particule qui n'a pas son propre moment cinétique - spin (en d'autres termes, ne se comporte pas comme une toupie). Or, en 1926 on savait déjà que les électrons ont un spin qui peut avoir deux valeurs différentes : en gros, l'axe d'un sommet d'électron n'est orienté dans l'espace que dans deux directions opposées (un an plus tard, une preuve similaire est obtenue pour les protons ). Au même moment, le théoricien suisse Wolfgang Pauli a généralisé l'équation de Schrödinger pour l'électron afin qu'elle permette de tenir compte du spin. Ainsi, le spin a d'abord été découvert expérimentalement, puis artificiellement imposé à l'équation de Schrödinger.

Dans la mécanique relativiste d'Einstein, la formule de l'énergie d'une particule libre semble plus compliquée qu'en newtonien. Traduire la formule d'Einstein en une équation quantique n'est pas difficile ; Schrödinger et trois de ses contemporains l'ont fait. Mais les solutions d'une telle équation montrent que la probabilité de trouver une particule à un certain point peut s'avérer négative, ce qui n'a aucune signification physique. D'autres problèmes surgissent, dus au fait que la structure mathématique de la nouvelle équation (elle s'appelle l'équation de Klein-Gordon) s'écarte de la théorie de la relativité (en langage formel, elle n'est pas relativistement invariante).

C'est à ce problème que Dirac réfléchit en 1927. Pour préserver l'invariance, il a inclus dans l'équation non pas les carrés des opérateurs d'énergie et de quantité de mouvement, mais leur puissance première. Pour écrire l'équation sous cette forme, il a fallu introduire dans un premier temps des matrices 4x4 plus complexes que celles de Pauli. Cette équation a quatre solutions égales, et dans deux cas l'énergie de l'électron est positive, et dans deux cas elle est négative.

C'est là qu'un hic est survenu. La première paire de solutions a été interprétée simplement - il s'agit d'un électron ordinaire dans chacun des états de spin possibles. Si nous ajoutons un champ électromagnétique à l'équation de Dirac, alors il s'avérera facilement que l'électron a le bon moment magnétique. Ce fut un succès gigantesque pour la théorie de Dirac qui, sans aucune hypothèse supplémentaire, dotait l'électron à la fois d'un spin et d'un moment magnétique. Cependant, au début, personne ne pouvait décider quoi faire du reste des décisions. Dans la mécanique newtonienne et einsteinienne, l'énergie d'une particule libre n'est jamais négative, et les particules avec des énergies inférieures à zéro étaient déroutantes. De plus, il n'était pas clair pourquoi les électrons ordinaires ne passent pas dans les états prédits par la théorie de Dirac avec une énergie évidemment inférieure, alors que les électrons dans les coquilles d'atomes ne manquent pas une telle opportunité.

Recherche de sens

Deux ans plus tard, Dirac a trouvé une très belle interprétation des solutions paradoxales. Conformément au principe de Pauli, deux électrons (ainsi que toute particule de spin demi-entier) ne peuvent pas être simultanément dans le même état quantique. Selon Dirac, tous les états à énergie négative sont normalement déjà remplis, et la transition vers ces états depuis la zone des énergies positives est interdite par le principe de Pauli. Par conséquent, la mer d'électrons de Dirac à énergie négative est, en principe, inobservable, mais seulement tant qu'il n'y a pas de vacances libres. Une telle lacune peut être créée si un électron passe d'un niveau d'énergie négatif à un niveau positif (par exemple, par un quantum suffisamment puissant de rayonnement électromagnétique). Étant donné que la mer d'électrons perdra une charge négative, la lacune résultante (Dirac l'a appelée un trou) se comportera dans le champ électrique comme une particule avec une charge positive. Selon la même logique, la chute d'un électron de l'état normal dans un tel trou entraîne la disparition à la fois de l'électron et du trou, accompagnée de l'émission d'un photon.

Et comment les trous de Dirac se manifestent-ils dans le monde réel ? Au début, Dirac les a identifiés avec des protons, dont il a parlé en 1930 dans Nature. C'était au moins étrange - un proton est 2000 fois plus lourd qu'un électron. Le futur académicien et lauréat du prix Nobel Igor Tamm et le futur père de la bombe atomique Robert Oppenheimer ont avancé une objection plus sérieuse, notant qu'alors chaque atome d'hydrogène est menacé d'extinction, et cela ne se produit pas dans la nature. Dirac abandonna bientôt cette hypothèse et publia un article en septembre 1931 dans lequel il prédit que les trous, s'ils pouvaient être détectés, se révéleraient être des particules complètement nouvelles inconnues de la physique expérimentale. Il a suggéré de les appeler anti-électrons.

Le modèle de Dirac est entré dans l'histoire après la création de l'électrodynamique quantique et de la théorie quantique des champs, qui attribuent la même réalité aux particules et aux antiparticules. De l'électrodynamique quantique, il résulte également que la rencontre d'un électron libre avec un antiélectron entraîne la naissance d'au moins une paire de quanta, de sorte que dans cette partie le modèle est tout simplement incorrect. Comme cela arrive souvent, l'équation de Dirac s'est avérée bien plus intelligente que l'interprétation proposée par son créateur.

Découverte de l'antiélectron

Comme déjà mentionné, les positrons ont en fait été observés par Dmitry Skobeltsin. En 1930, Chung-Yao Chao, un étudiant diplômé du California Institute of Technology, les a rencontrés alors qu'il enquêtait sur le passage des rayons gamma à travers une feuille de plomb. Dans cette expérience, des paires électron-positon sont apparues, après quoi les positrons nouveau-nés se sont annihilés avec les électrons des coquilles atomiques et ont généré un rayonnement gamma secondaire, qui a été enregistré par Chao. Cependant, de nombreux physiciens ont douté des résultats et ce travail n'a pas été reconnu.

Chao était dirigé par le président de Caltech, le lauréat du prix Nobel Robert Milliken, qui travaillait à l'époque sur les rayons cosmiques (il a inventé ce terme). Millikan les considérait comme un flux de rayons gamma et s'attendait donc à ce qu'ils divisent les atomes en électrons et en protons (le neutron a été découvert plus tard, en 1932). Millikan a suggéré de tester cette hypothèse à Karl Anderson, un autre de ses étudiants diplômés et également un ami de Chao. Lui, comme Skobeltsin, a décidé d'utiliser une chambre à brouillard reliée à un électroaimant très puissant. Anderson a également obtenu des traces de particules chargées, qui extérieurement ne différaient pas des traces d'électrons, mais étaient courbées dans la direction opposée. Il les attribua d'abord aux électrons, qui ne se déplacent pas de haut en bas, mais de bas en haut. Pour le contrôle, il a installé une plaque de plomb de 6 mm d'épaisseur au centre de la chambre. Il s'est avéré qu'au-dessus de la plaque, les amplitudes des impulsions des particules avec des pistes de type électronique sont plus de deux fois supérieures à celles de la partie inférieure de la chambre - il s'ensuit donc que toutes les particules se déplacent de haut en bas. La même technique a prouvé que les particules avec une torsion anormale ne peuvent pas être des protons - elles resteraient coincées dans l'écran de plomb.

En fin de compte, Anderson est arrivé à la conclusion que presque toutes les pistes anormales appartiennent à une sorte de particules lumineuses avec une charge positive. Cependant, Milliken n'y croyait pas et Anderson ne voulait pas publier dans la presse scientifique sans l'approbation de son patron. Par conséquent, il s'est limité à une courte lettre à la revue populaire Science News Letter et y a joint une photographie de la piste anormale. L'éditeur, qui était d'accord avec l'interprétation d'Anderson, a suggéré d'appeler la nouvelle particule le positron. Cette photographie a été publiée en décembre 1931.

Rappelons maintenant que Dirac a publié l'hypothèse de l'existence de l'antiélectron en septembre dernier. Cependant, Anderson et Millikan ne savaient presque rien de sa théorie et en comprenaient à peine l'essence. Par conséquent, il n'est pas venu à l'esprit d'Anderson d'identifier le positon avec l'antiélectron de Dirac. Pendant longtemps, il essaya de convaincre Millikan qu'il avait raison, mais, n'ayant pas réussi, en septembre 1932, il publia une note dans la revue Science au sujet de ses observations. Cependant, dans ce travail, nous ne parlons toujours pas d'un jumeau d'électrons, mais uniquement d'une particule chargée positivement d'un type inconnu, dont la masse est bien inférieure à la masse d'un proton.

La prochaine étape vers l'identification de l'antiélectron a été faite sur le lieu de sa prédiction - à Cambridge. Le physicien anglais Patrick Blackett et son collègue italien Giuseppe Occhialini étaient engagés dans l'étude des rayons cosmiques dans le célèbre laboratoire Cavendish, dirigé par le grand Rutherford. Occhialini propose d'équiper la chambre à brouillard d'un circuit électronique (inventé par son compatriote Bruno Rossi) qui allume la chambre en cas de fonctionnement simultané de compteurs Geiger, dont l'un est installé au-dessus de la chambre et l'autre en dessous. À l'automne 1932, les partenaires ont reçu environ 700 photographies de traces pouvant être attribuées à des particules chargées d'origine cosmique. Parmi eux se trouvaient également des paires de pistes en forme de V générées par des électrons et des positrons divergeant dans un champ magnétique.

Blackett était au courant de la prédiction de Dirac sur l'antiélectron, mais n'a pas pris sa théorie au sérieux. Dirac lui-même n'a pas non plus vu sa particule hypothétique dans les photographies de Blackett. En conséquence, Blackett et Occhialini n'ont interprété correctement leurs photographies que plus tard, lorsqu'ils ont lu la publication de septembre d'Anderson. Ils présentèrent leurs découvertes dans un article au modeste titre "Photographs of Penetrating Radiation Tracks" qui parvint aux rédacteurs des Actes de la Royal Society le 7 février 1933. À ce moment-là, Anderson avait pris connaissance des concurrents de Cavendish et avait présenté ses résultats de manière assez adéquate dans un article de quatre pages, "The Positive Electron", paru dans Physical Review le 28 février. Puisque la priorité d'Anderson a été établie par des publications antérieures, il a reçu seul le prix Nobel pour la découverte du positon (en 1936, avec le découvreur des rayons cosmiques, Victor Hess). Blackett a reçu ce prix 12 ans plus tard (avec le libellé "Pour l'amélioration des méthodes d'observation des chambres à brouillard et pour les découvertes dans le domaine de la physique nucléaire et du rayonnement cosmique"), mais Occhialini a été contourné pour le prix - on pense que pour la politique les raisons.

Bientôt, la recherche sur le positron a progressé à pas de géant. Le physicien parisien Jean Thibault a observé des paires électron-positon d'origine terrestre, générées par la décélération des quanta gamma du plomb à partir d'une source radioactive. Il a prouvé que pour les deux particules, le rapport de la charge à la masse en valeur absolue coïncide avec une très grande précision. En 1934, Frédéric Joliot et Irène Curie découvrent que les positrons sont également produits lors de la désintégration radioactive. Ainsi, au milieu des années 1930, l'existence d'antiélectrons prédite par Dirac était devenue un fait établi.

Antinucléons

Le mécanisme de génération de positrons par les rayons cosmiques est établi depuis longtemps. La majeure partie du rayonnement cosmique primaire est constituée de protons d'une énergie supérieure à 1 GeV qui, lorsqu'ils entrent en collision avec les noyaux des atomes dans la haute atmosphère, donnent naissance à des pions et à d'autres particules instables. Les pions donnent lieu à de nouvelles désintégrations, au cours desquelles apparaissent des quanta gamma qui, en ralentissant dans la matière, produisent des paires électron-positon.

Des protons suffisamment rapides, lorsqu'ils entrent en collision avec des noyaux atomiques, sont capables de générer directement des antiprotons et des antineutrons. Au milieu du XXe siècle, les physiciens ne doutaient plus de la possibilité de telles transformations et cherchaient leurs traces dans les rayons cosmiques secondaires. Les résultats de certaines observations pourraient sembler être interprétés comme une annihilation d'antiprotons, mais sans certitude absolue. Par conséquent, des physiciens américains ont proposé un projet de construction d'un accélérateur de protons de 6 GeV, sur lequel, selon la théorie, il était possible d'obtenir les deux types d'antinucléons. Cette machine, appelée bevatron, a été lancée au Lawrence Berkeley Laboratory en 1954. Un an plus tard, Owen Chamberlain, Emilio Segre et leurs collègues ont obtenu des antiprotons en lançant des protons sur une cible en cuivre. Un an plus tard, un autre groupe de physiciens de la même installation a enregistré des antineutrons. En 1965, des noyaux d'antideutérium composés d'un antiproton et d'un antineutron ont été synthétisés au CERN et au Laboratoire national de Brookhaven. Et au début des années 1970, un message est venu de l'URSS indiquant que des noyaux d'antihélium-3 (deux antiprotons et un antineutron) et d'antitritium (un antiproton et deux antineutrons) avaient été synthétisés à l'accélérateur de protons de 70 GeV de l'Institut de physique des hautes énergies. ; en 2002, plusieurs noyaux légers d'antihélium ont également été obtenus au CERN. Les choses n'ont pas encore avancé, la synthèse d'au moins un noyau d'anti-or est donc une question d'avenir pas trop lointain.

antimatière artificielle

Les noyaux sont des noyaux, mais la véritable antimatière nécessite des atomes à part entière. Le plus simple d'entre eux est un atome d'antihydrogène, un antiproton plus un positron. De tels atomes ont été créés pour la première fois au CERN en 1995, 40 ans après la découverte de l'antiproton. Il est fort possible qu'il s'agisse des premiers atomes d'antihydrogène au cours de l'existence de notre Univers après le Big Bang - dans des conditions naturelles, la probabilité de leur naissance est presque nulle et l'existence de civilisations technologiques extraterrestres est toujours en question.

Cette expérience a été réalisée sous la direction du physicien allemand Walter Ohlert. A cette époque, l'anneau de stockage LEAR fonctionnait au CERN, dans lequel étaient stockés des antiprotons de basse énergie (seulement 5,9 MeV) (il a fonctionné de 1984 à 1996). Dans une expérience du groupe d'Ohlert, des antiprotons ont été dirigés vers un jet de xénon. Après la collision d'antiprotons avec les noyaux de ce gaz, des paires électron-positon sont apparues, et certains positons extrêmement rarement (avec une fréquence de 10 à 17%!) Combinés avec des antiprotons dans des atomes d'antihydrogène se déplaçant presque à la vitesse de la lumière. Les anti-atomes non chargés ne pouvaient plus tourner à l'intérieur de l'anneau et s'envolaient vers les deux détecteurs. Dans le premier dispositif, chaque antiatome était ionisé et le positon libéré annihilé avec un électron, donnant naissance à une paire de quanta gamma. L'antiproton est allé vers le deuxième détecteur, qui a eu le temps de déterminer sa charge et sa vitesse avant la disparition de cette particule. Une comparaison des données des deux détecteurs a montré qu'au moins 9 atomes d'antihydrogène ont été synthétisés dans l'expérience. Bientôt, des atomes d'antihydrogène relativistes ont également été créés au Fermilab.

Depuis l'été 2000, un nouvel anneau AD (Antiproton Decelerator) fonctionne au CERN. Il reçoit des antiprotons d'une énergie cinétique de 3,5 GeV, qui sont ralentis à une énergie de 100 MeV puis utilisés dans diverses expériences. L'antimatière y a été reprise par les groupes ATHENA et ATRAP, qui ont commencé en 2002 à produire des dizaines de milliers d'atomes d'antihydrogène à la fois. Ces atomes apparaissent dans des bouteilles électromagnétiques spéciales (appelées pièges de Penning), où les antiprotons provenant de l'AD et les positrons produits lors de la désintégration du sodium-22 sont mélangés. Certes, la durée de vie des antiatomes neutres dans un tel piège ne se mesure qu'en microsecondes (mais positrons et antiprotons peuvent y être stockés pendant des mois !). À l'heure actuelle, des technologies pour un stockage plus long de l'antihydrogène sont en cours de développement.

Dans une interview avec PM, le chef du groupe ATRAP (le projet ATHENA est déjà terminé), le professeur Gerald Gabriels de l'Université de Harvard, a souligné que, contrairement à LEAR, l'installation AD permet la synthèse relativement lente (comme disent les physiciens, froide) atomes d'antihydrogène, avec lesquels il est beaucoup plus facile de travailler. Aujourd'hui, les scientifiques tentent de refroidir encore plus les anti-atomes et de transférer leurs positrons à des niveaux d'énergie inférieurs. Si cela réussit, il sera alors possible de maintenir plus longtemps les anti-atomes dans des pièges de force et de déterminer leurs propriétés physiques (par exemple, les caractéristiques spectrales). Ces indicateurs peuvent être comparés aux propriétés de l'hydrogène ordinaire et enfin comprendre en quoi l'antimatière diffère de la matière. Il n'y a toujours pas de fin au travail.

Comment voler vers Mars en un mois ? Pour ce faire, vous devez donner un bon coup de pouce au vaisseau spatial. Hélas, le meilleur carburant disponible pour l'homme - le nucléaire - donne une impulsion spécifique de 3000 secondes, et le vol s'étend sur plusieurs mois. Y a-t-il quelque chose de plus énergique à portée de main ? Théoriquement, il y a : la fusion thermonucléaire ; il fournit une impulsion de centaines de milliers de secondes, et utilisation de l'antimatière vous permettra d'obtenir une impulsion de millions de secondes.

La structure de l'antisubstance

Noyaux antimatière sont construits à partir d'antinucléons et l'enveloppe externe est constituée de positrons. En raison de l'invariance de l'interaction forte par rapport à la conjugaison de charge (C-invariance), les antinoyaux ont le même spectre de masse et d'énergie que ceux des noyaux constitués des nucléons correspondants, et les atomes d'antimatière et de matière doivent avoir une structure et une propriétés chimiques, avec un seul NO, la collision d'un objet, constitué de matière, avec un objet d'antimatière conduit à l'annihilation de leurs particules et antiparticules constitutives.

Annihilation les électrons lents et les positrons conduisent à la formation de quanta gamma, et l'annihilation des nucléons et antinucléons lents conduit à la formation de plusieurs mésons pi. À la suite des désintégrations ultérieures des mésons, un rayonnement gamma dur se forme avec une énergie de photons gamma de plus de 70 MeV.

Antiélectrons(positrons) ont été prédits par P. Dirac puis découverts expérimentalement dans des "douches" par P. Anderson, qui ne connaissait même pas la prédiction de Dirac à cette époque. Cette découverte a été récompensée par le prix Nobel de physique en 1936. L'antiproton a été découvert en 1955 au Bevatron de Berkeley, qui a également reçu le prix Nobel. En 1960, l'antineutron y fut également découvert. Avec la mise en service de l'accélérateur de Serpoukhov, nos physiciens ont également réussi à se manifester à certains égards - en 1969, des noyaux d'antihélium y ont été découverts. Mais les atomes d'antimatière n'ont pas pu être obtenus. Oui, pour être franc, des quantités même négligeables d'antiparticules ont été reçues pendant toute l'existence des accélérateurs - tous les antiprotons synthétisés au CERN en un an suffisent à faire fonctionner une ampoule électrique pendant plusieurs secondes.

Synthèse de l'antimatière

Premier rapport sur la synthèse de neuf atomes antimatière- l'antihydrogène dans le cadre du projet ATRAP (CERN) apparu en 1995. Ayant existé pendant environ 40 ns, ces atomes uniques sont morts, libérant la quantité prescrite de rayonnement (qui a été enregistrée). Les objectifs étaient clairs et justifiaient les efforts, les tâches étaient définies, et en 1997, près de Genève, grâce à une aide financière internationale, le CERN entame la construction d'un désselérateur (nous ne le traduirons pas par l'équivalent dissonant de "frein"), qui a permis de ralentir (« refroidir ») les antiprotons jusqu'à dix millions de fois par rapport à l'installation de 1995. Cet appareil, appelé Antiproton Moderator (AD), est devenu opérationnel en février 2002.

L'installation - après la libération des antiprotons de l'anneau de modération - se compose de quatre parties principales : un piège pour capturer les antiprotons, un anneau de stockage de positrons, un piège-mélangeur et un détecteur d'antihydrogène. Le flux d'antiprotons est d'abord inhibé par le rayonnement micro-ondes, puis refroidi par échange de chaleur avec un flux d'électrons de faible énergie, après quoi il pénètre dans un piège - mélangeur, où il est à une température de 15 K. L'accumulateur de positons ralentit, capture et accumule séquentiellement les positrons d'une source radioactive ; environ la moitié entre dans le piège de mélange, où ils sont en outre refroidis par rayonnement synchrotron. Tout cela est nécessaire pour une augmentation significative de la probabilité de formation d'atomes d'antihydrogène.

Au modérateur d'antiprotons, une compétition féroce a commencé entre deux groupes de scientifiques, les participants aux expériences ATHENA (39 scientifiques de différents pays du monde) et ATRAP.

Dans le numéro de Nature (Nature 2002, vol.419, p.439, ibid p.456) publié le 3 octobre 2002, les participants à l'expérience ATHENA déclarent avoir réussi à obtenir 50 000 atomes d'antimatière - antihydrogène. La présence d'atomes d'antimatière était fixée au moment de leur annihilation, ce qui était mis en évidence par l'intersection en un point de traces de deux quanta durs formés lors de l'annihilation électron-positon, et de traces de pions résultant de l'annihilation d'un antiproton et d'un proton . Le premier «portrait» d'antimatière a été obtenu (photo au début) - une image informatique synthétisée à partir de tels points. Étant donné que seuls les atomes qui ont "glissé" hors du piège ont été annihilés (et qu'il n'y en avait que 130 comptés de manière fiable), les 50 000 atomes d'antihydrogène déclarés ne créent qu'un arrière-plan invisible du "portrait".

Le problème est que annihilation antihydrogène a été enregistrée dans un contexte généralement plus fort d'annihilations de positrons et d'antiprotons. Ceci, bien sûr, a provoqué un scepticisme sain parmi les collègues du projet ATRAP concurrent adjacent. Ceux-ci, à leur tour, ayant synthétisé de l'antihydrogène dans la même installation, ont pu enregistrer des atomes d'antihydrogène à l'aide de pièges magnétiques complexes sans aucun signal de fond. Les atomes d'antihydrogène formés dans l'expérience sont devenus électriquement neutres et, contrairement aux positrons et aux antiprotons, ont pu librement quitter la région où les particules chargées étaient conservées. Là, sans arrière-plan, ils ont été enregistrés.

On estime qu'environ 170 000 atomes d'antihydrogène se sont formés dans le piège, comme les chercheurs l'ont décrit dans un article publié dans Physical Review Letters.

Et c'est déjà un succès. Or la quantité d'antihydrogène obtenue pourrait bien être suffisante pour étudier ses propriétés. Pour les atomes d'antihydrogène, par exemple, il est proposé de mesurer la fréquence de la transition électronique 1s-2s (de l'état fondamental au premier état excité) par spectroscopie laser haute résolution. (La fréquence de cette transition dans l'hydrogène est connue avec une précision de 1,8 10-14 - ce n'est pas pour rien que le maser à hydrogène est considéré comme l'étalon de fréquence.) Selon la théorie, ils devraient être les mêmes que pour l'hydrogène ordinaire. Si, par exemple, le spectre d'absorption s'avère différent, des ajustements devront être apportés aux fondements fondamentaux de la physique moderne.

Moteur d'antimatière

Mais l'intérêt pour l'antimatière - l'antimatière n'est en aucun cas purement théorique. Un moteur antimatière peut fonctionner, par exemple, comme suit. Tout d'abord, deux nuages ​​de plusieurs trillions d'antiprotons sont créés, qui sont maintenus à l'écart de la matière par un piège électromagnétique. Puis une particule de carburant pesant 42 nanogrammes est introduite entre eux. C'est une capsule d'uranium-238, qui contient un mélange de deutérium et d'hélium-3 ou de deutérium et de tritium.

Les antiprotons s'annihilent instantanément avec les noyaux d'uranium et provoquent leur désintégration en fragments. Ces fragments, ainsi que les quanta gamma qui en résultent, chauffent tellement l'intérieur de la capsule qu'une réaction thermonucléaire s'y déclenche. Ses produits, qui ont une énergie énorme, sont encore plus accélérés par le champ magnétique et s'envolent à travers la tuyère du moteur, fournissant au vaisseau spatial une poussée sans précédent.

Quant au vol vers Mars en un mois, les physiciens américains recommandent d'utiliser une technologie différente pour cela - la fission nucléaire catalysée par des antiprotons. Ensuite, tout le vol nécessitera 140 nanogrammes d'antiprotons, sans compter le combustible radioactif.

De nouvelles mesures prises au centre de recherche de Stanford en Californie, où un accélérateur linéaire de particules est installé, ont permis aux scientifiques d'avancer dans la réponse à la question de savoir pourquoi la matière l'emporte sur l'antimatière dans l'univers.

Les résultats de l'expérience confirment les hypothèses faites précédemment sur le développement d'un déséquilibre de ces entités opposées. Cependant, les scientifiques disent que les études ont soulevé plus de questions que de réponses : les expériences avec l'accélérateur ne peuvent pas entièrement expliquer pourquoi il y a tant de matière dans l'espace - des milliards de galaxies remplies d'étoiles et de planètes.

Les scientifiques travaillant avec l'accélérateur ont mesuré un paramètre connu sous le nom de sinus de deux bêtas (0,74 plus ou moins 0,07). Cet indicateur reflète le degré d'asymétrie entre la matière et l'antimatière.

L'antimatière et le big bang

À la suite du Big Bang, la même quantité de matière et antimatière, qui s'est ensuite anéantie et n'a laissé que de l'énergie. Pourtant, l'univers que nous observons est la preuve incontestable de la victoire de la matière sur l'antimatière.

Pour comprendre comment cela pouvait se produire, les physiciens ont examiné un effet appelé violation de l'égalité de charge. Pour observer cet effet, les scientifiques ont étudié les mésons B et les anti-mésons B, des particules à durée de vie très courte - des billionièmes de seconde.

Les différences de comportement de ces particules complètement opposées montrent les différences entre la matière et l'antimatière et expliquent en partie pourquoi l'une l'emporte sur l'autre. Les millions de mésons B et d'anti-mésons B nécessaires à l'expérience se sont formés à la suite de la collision de faisceaux d'électrons et de positrons dans l'accélérateur. Les premiers résultats, obtenus en 2001, montrent clairement la violation de l'égalité des charges dans les mésons B.

"C'était une découverte importante, mais plus de données doivent être collectées pour établir le sinus de deux bêta comme une constante fondamentale de la physique quantique", a déclaré Stewart Smith de l'Université de Princeton. "Les nouveaux résultats ont été annoncés après trois ans de recherche intense et analyse 88 millions d'événements.

Les nouvelles mesures sont cohérentes avec le soi-disant "modèle standard", qui décrit les particules élémentaires et leur interaction. Le degré confirmé de déséquilibre de charge n'est pas, à lui seul, suffisant pour expliquer le déséquilibre de la matière et de l'antimatière dans l'univers.

"Il semble que quelque chose d'autre se soit produit en plus de l'inégalité des charges, qui a causé la prédominance de la matière, qui s'est transformée en étoiles, planètes et organismes vivants", a commenté Hassan Jawahery, un employé de l'Université du Maryland. être capable de comprendre ces processus cachés et de répondre à la question de savoir ce qui a amené l'univers à son état actuel et ce sera la découverte la plus excitante."

En physique et en chimie, l'antimatière est une substance composée d'antiparticules, c'est-à-dire un antiproton (un proton avec une charge électrique négative) et un antiélectron (un électron avec une charge électrique positive). Un antiproton et un antiélectron forment un atome d'antimatière, tout comme un électron et un proton forment un atome d'hydrogène.

Concept général de la matière et de l'antimatière

Tout le monde connaît la réponse à la question de savoir ce qu'est la matière, c'est-à-dire qu'il s'agit d'une substance composée de molécules et d'atomes. Les atomes eux-mêmes, à leur tour, sont constitués d'électrons et de noyaux formés de protons et de neutrons. Comprendre la question, qu'est-ce que la matière, permet de comprendre ce qu'est l'antimatière. Il est compris comme une substance dont les particules constitutives ont une charge électrique opposée. Dans le cas d'une paire neutron-antineutron, leurs charges sont nulles, mais les moments magnétiques sont de sens opposé.

La principale propriété de l'antimatière est sa capacité à s'annihiler lorsqu'elle rencontre la matière ordinaire. À la suite du contact de ces substances, la masse disparaît et est complètement convertie en énergie. Selon la théorie cosmique, il y a une quantité égale de matière et d'antimatière dans l'Univers, ce fait découle d'un raisonnement théorique. Cependant, ces substances sont séparées les unes des autres par d'énormes distances, puisque chacune de leurs rencontres conduit à des phénomènes cosmiques grandioses de destruction de la matière.

L'histoire de la découverte de l'antimatière

L'antimatière a été découverte en 1932 par le physicien nord-américain Carl Andersen, qui étudiait les rayons cosmiques et était capable de détecter le positon (l'antiparticule de l'électron). Cette découverte lui vaut le prix Nobel en 1936. Par la suite, des antiprotons ont été découverts expérimentalement. Cela s'est produit en 2006 grâce au lancement du satellite Pamela, dont la mission était d'étudier les particules émises par le Soleil.

Par la suite, l'humanité a appris à créer elle-même de l'antimatière. À la suite de nombreuses expériences, il a été démontré que la collision de la matière et de l'antimatière détruit les deux substances et génère des rayons gamma. Ces résultats expérimentaux ont été prédits par Albert Einstein.

Utilisation de l'antimatière

Où peut-on utiliser l'antimatière ? Tout d'abord, l'antimatière est un excellent combustible. Une seule goutte d'antimatière est capable de fournir de l'énergie, ce qui suffira à alimenter une grande ville pendant la journée. De plus, cette source d'énergie est respectueuse de l'environnement.

Dans le domaine de la médecine, l'utilisation principale de l'antimatière est la tomographie par rayonnement de positrons. Les rayons gamma, qui résultent de l'annihilation de la matière et de l'antimatière, sont utilisés pour détecter les tumeurs cancéreuses dans le corps. L'antimatière est également utilisée dans le traitement du cancer. Actuellement, des recherches sont en cours sur l'utilisation d'antiprotons pour la destruction complète des tissus cancéreux.

Combien coûte un gramme d'antimatière et où est-il stocké ?

La production d'antimatière à l'aide d'accélérateurs de particules élémentaires nécessite des coûts énergétiques énormes. De plus, l'antimatière est difficile à stocker, car elle s'autodétruira au moindre contact avec la matière ordinaire. Par conséquent, il est stocké dans des champs électromagnétiques puissants, qui nécessitent également des coûts énergétiques importants pour leur création et leur maintenance.

En relation avec ce qui précède, nous pouvons conclure que l'antimatière est la substance la plus chère sur terre. Son gramme est évalué à 62,5 milliards de dollars américains. Selon d'autres estimations fournies par le CERN, il faudrait plusieurs centaines de millions de francs suisses pour créer un milliardième de gramme d'antimatière.

L'espace est la source de l'antimatière

À ce stade de développement technologique, la création artificielle d'antimatière est une méthode inefficace et coûteuse. Compte tenu de cela, les scientifiques de la NASA envisagent de collecter de l'antimatière dans la ceinture de Van Allen de la Terre avec des champs magnétiques. Cette ceinture est située à plusieurs centaines de kilomètres d'altitude au-dessus de la surface de notre planète et a une épaisseur de plusieurs milliers de kilomètres. Cette région de l'espace contient un grand nombre d'antiprotons, qui se forment à la suite de réactions de particules élémentaires provoquées par des collisions de rayons cosmiques dans les couches supérieures de l'atmosphère terrestre. La quantité de matière ordinaire est faible, de sorte que les antiprotons peuvent y rester assez longtemps.

Une autre source d'antimatière est constituée par des ceintures de rayonnement similaires autour des planètes géantes du système solaire : Jupiter, Saturne, Neptune et Uranus. Les scientifiques portent une attention particulière à Saturne qui, selon eux, devrait produire un grand nombre d'antiprotons résultant de l'interaction de particules cosmiques chargées avec les anneaux de glace de la planète.

Des travaux sont également en cours dans le sens d'un stockage plus économique de l'antimatière. Ainsi, le professeur Masaki Gori (Masaki Hori) a annoncé la méthode développée de confinement des antiprotons à l'aide de radiofréquences, qui, selon lui, réduira considérablement la taille du conteneur d'antimatière.

La disponibilité générale d'informations de toute nature, l'abondance de films de science-fiction dont les sujets sont liés à certains problèmes scientifiques ou pseudo-scientifiques, la popularité des romans à sensation - tout cela a conduit à la formation d'un nombre considérable de mythes sur notre monde. Par exemple, grâce à de nombreuses théories jouant sur les options de la Fin du Monde, le concept d'« antimatière » s'est largement répandu. Dans les œuvres d'art et les théories apocalyptiques, l'antimatière est comprise comme une certaine substance, dans ses propriétés opposées à la substance, la matière. Une sorte de trou noir, absorbant et détruisant tout ce qui tombe dans sa zone d'attraction. Qu'est-ce que l'antimatière, en fait, vous devez demander non pas aux écrivains, aux réalisateurs et à ceux qui sont obsédés par l'attente d'un effondrement général, mais aux scientifiques.

Les antiparticules et l'antimatière font partie intégrante de l'univers

Les scientifiques vous diront qu'il n'y a rien de terrible et de catastrophique dans l'antimatière. Au moins en raison du fait qu'il est impossible d'opposer matière et antimatière - ce qu'on appelle habituellement l'antimatière est en réalité une sorte de substance, c'est-à-dire la matière. Selon la classification scientifique, les particules de matière sont généralement appelées structures matérielles constituées d'atomes entourés de particules élémentaires. La partie de base de l'atome est le noyau, qui a une charge positive, et les particules élémentaires qui l'entourent sont chargées négativement. Ce sont les mêmes électrons, dont nous utilisons le nom dans la vie de tous les jours pour désigner l'électronique et les appareils électriques.

L'antimatière est constituée d'antiparticules, c'est-à-dire de structures matérielles dont les noyaux ont une charge négative et les particules qui les entourent ont une charge positive.

Les particules élémentaires positives n'ont été découvertes par les scientifiques qu'en 1932 et nommées positrons. Il n'y a pas non plus de drame fatal dans l'interaction des particules et des antiparticules, de la matière et de l'antimatière. L'annihilation se produit - le processus de transformation de la matière et de l'antimatière qui sont entrées dans une réaction en particules fondamentalement nouvelles qui n'existaient pas à l'origine et qui ont des propriétés différentes de celles des particules "mères" d'origine. Certes, «l'effet secondaire» peut être assez dangereux: l'annihilation s'accompagne de la libération d'une énorme quantité d'énergie. On estime que la réaction de 1 kilogramme de matière avec 1 kilogramme d'antimatière libérera une énergie égale à environ 43 mégatonnes de TNT explosé. La bombe nucléaire la plus puissante qui a explosé sur Terre avait un potentiel d'environ 58 mégatonnes de TNT.

Comment obtenir de l'antimatière n'est pas une question pour la science

La réalité de l'antimatière est un fait avéré. Les hypothèses théoriques des scientifiques ont été harmonieusement combinées avec l'image scientifique générale du monde, puis des antiparticules ont également été découvertes expérimentalement. Depuis près de cinquante ans, des antiparticules sont produites artificiellement dans la réaction d'interaction entre particules et antiparticules. En 1965, l'anti-deutéron est synthétisé, et 30 ans plus tard, l'anti-hydrogène est obtenu (sa différence avec l'hydrogène "classique" est que l'atome d'antimatière est constitué d'un positron et d'un antiproton). Les scientifiques sont allés plus loin et en 2010-2011 ont réussi à "attraper" les atomes d'antimatière en laboratoire. Soit seulement environ 40 atomes dans le «piège» et 172 millisecondes ont réussi à les retenir.

Les perspectives pratiques pour l'étude des antiparticules sont évidentes, étant donné l'énorme potentiel énergétique de l'interaction des particules et des antiparticules.

L'utilisation de l'antimatière et le lancement de ce processus en mode contrôlé suppriment en fait le problème de l'obtention d'énergie une fois pour toutes.

La difficulté, comme toujours, est d'ordre financier : les calculs montrent qu'aujourd'hui la production d'un seul gramme d'antimatière coûterait environ 60 000 milliards de dollars. Les sources d'énergie traditionnelles sont donc toujours pertinentes et la recherche doit être poursuivie. De plus, déjà au tournant des XX-XXI siècles, les astronomes et les astrophysiciens ont découvert les sources d'antimatière dans l'Univers. En particulier, des données ont été obtenues sur des flux réels de particules élémentaires chargées positivement (positrons) se déplaçant dans l'espace extra-atmosphérique. Plusieurs théories, plus ou moins étayées par des recherches pratiques, sont apparues qui expliquent les mécanismes de formation des antiparticules dans les conditions naturelles.

Une explication très populaire est que les antiparticules se forment dans un fort champ gravitationnel dans les trous noirs. Ce champ gravitationnel interagit avec la matière "ordinaire", à la suite du processus de "traitement" de la matière, des positrons sont obtenus - des particules qui, sous l'influence de la gravité, ont changé leur charge de négative à positive. Un autre concept renvoie aux éléments radioactifs naturels, dont les plus connus sont les supernovae. On suppose que ces réacteurs nucléaires naturels "produisent" précisément des antiparticules comme sous-produit. Il existe d'autres versions: par exemple, le processus de fusion de deux étoiles peut s'accompagner de la formation de particules de charge modifiée ou, au contraire, un tel effet peut provoquer la mort d'étoiles.

Où trouver de l'antimatière - un casse-tête pour les chercheurs

Ainsi, la présence d'antimatière est indiscutable. Mais, comme cela arrive habituellement dans l'étude des secrets de l'Univers, un problème fondamental s'est posé, que la science n'a pas encore été en mesure de résoudre à ce stade de son développement. Selon le principe de symétrie de la structure de l'univers , notre monde devrait contenir approximativement la même quantité de matière que d'antimatière, soit autant d'atomes constitués d'un noyau positif et de particules chargées négativement qu'il y a d'atomes avec un noyau négatif et des particules positives. Mais dans la pratique, aucune trace d'une accumulation à grande échelle d'antimatière (les théoriciens ont même trouvé un nom pour de tels amas - "antimonde") n'a été trouvée pour le moment.

Dans les observations astronomiques, l'antimatière n'est assez bien fixée que grâce au rayonnement gamma émis. Cependant, les optimistes ne perdent pas espoir - et pour cause.

Premièrement, la Terre peut être située dans cette partie "réelle" de l'Univers, qui est au maximum éloignée de la moitié "anti-matérielle". Ainsi, tout le point est des dispositifs d'observation insuffisamment puissants et parfaits. Deuxièmement, selon leur rayonnement électromagnétique, les objets constitués de matière et d'antimatière sont indiscernables, de sorte que la méthode d'observation optique est inutile ici. Troisièmement, les théories de compromis ne sont pas rejetées - par exemple, que l'Univers a une structure cellulaire, dans laquelle chaque cellule se compose de moitié de matière, moitié d'antimatière.

Alexandre Babitski

En 1930, le célèbre physicien théoricien anglais Paul Dirac, en dérivant une équation relativiste du mouvement pour le champ d'électrons, a également obtenu une solution pour une autre particule de même masse et de charge électrique positive opposée. La seule particule de charge positive connue à cette époque, le proton, ne pouvait pas être ce jumeau, puisqu'il différait sensiblement de l'électron, y compris des milliers de fois plus de masse.

Plus tard, en 1932, le physicien américain Carl Anderson confirma les prédictions de Dirac. En étudiant les rayons cosmiques, il découvre l'antiparticule de l'électron, aujourd'hui appelée positron. 23 ans plus tard, des antiprotons ont été découverts dans un accélérateur américain, et un an plus tard, un antineutron.

Particules et antiparticules

Comme vous le savez, toute particule élémentaire possède un certain nombre de caractéristiques, des nombres qui la décrivent. Parmi eux figurent les suivants :

• La masse est une grandeur physique qui détermine l'interaction gravitationnelle d'un objet.
• Spin - moment cinétique intrinsèque d'une particule élémentaire.
• Charge électrique - une caractéristique indiquant la possibilité de créer un champ électromagnétique par le corps et de participer à une interaction électromagnétique.
• La charge de couleur est un concept abstrait qui explique l'interaction des quarks et la formation d'autres particules - les hadrons.

Aussi divers autres nombres quantiques qui déterminent les propriétés et les états des particules. Si nous décrivons une antiparticule, alors en termes simples, il s'agit d'une image miroir d'une particule ayant la même masse et la même charge électrique. Pourquoi les scientifiques s'intéressent-ils tant aux particules qui sont en partie similaires et en partie différentes de leurs originaux ?

Il s'est avéré que la collision d'une particule et d'une antiparticule conduit à l'annihilation - leur destruction et la libération de l'énergie qui leur correspond sous la forme d'autres particules à haute énergie, c'est-à-dire une petite explosion. Motive pour étudier les antiparticules et le fait que la substance constituée d'antiparticules (antimatière) ne se forme pas de manière indépendante dans la nature, selon les observations des scientifiques.

Informations générales sur l'antimatière

Sur la base de ce qui précède, il devient clair que l'Univers observable est constitué de matière, de matière. Cependant, suivant des lois physiques connues, les scientifiques sont convaincus qu'à la suite du Big Bang, la matière et l'antimatière doivent se former en quantités égales, ce que nous n'observons pas. Évidemment, notre compréhension du monde est incomplète, et soit les scientifiques ont raté quelque chose dans leurs calculs, soit quelque part au-delà de notre visibilité, dans des parties reculées de l'Univers, il y a une quantité correspondante d'antimatière, pour ainsi dire, "un monde d'antimatière" .

Cette question d'antisymétrie semble être l'un des problèmes non résolus les plus célèbres de la physique.

Selon les concepts modernes, la structure de la matière et de l'antimatière sont presque les mêmes, pour la raison que les interactions électromagnétiques et fortes qui déterminent la structure de la matière agissent de la même manière vis-à-vis des particules et des antiparticules. Ce fait a été confirmé en novembre 2015 au collisionneur RHIC aux États-Unis, lorsque des scientifiques russes et étrangers ont mesuré la force de l'interaction des antiprotons. Il s'est avéré être égal à la force d'interaction des protons.

Obtenir de l'antimatière

La naissance des antiparticules se produit généralement lors de la formation des paires particule-antiparticule. Si lors de la collision d'un électron et de son antiparticule - un positron, deux quanta gamma sont libérés, alors pour créer une paire électron-positon, il faudra un quanta gamma à haute énergie qui interagit avec le champ électrique du noyau atomique. Dans des conditions de laboratoire, cela peut se produire dans des accélérateurs ou dans des expériences avec des lasers. Dans des conditions naturelles - dans les pulsars et près des trous noirs, ainsi que dans l'interaction des rayons cosmiques avec certains types de matière.

Qu'est-ce que l'antimatière ? Pour la compréhension, il suffit de donner l'exemple suivant. La substance la plus simple, l'atome d'hydrogène, est constituée d'un seul proton, qui définit le noyau, et d'un électron, qui tourne autour de lui. L'antihydrogène est donc de l'antimatière dont l'atome est constitué d'un antiproton et d'un positron tournant autour de lui.

Vue générale de l'installation ASACUSA au CERN, conçue pour produire et étudier l'antihydrogène

Malgré la formulation simple, la synthèse de l'antihydrogène est assez difficile. Et pourtant, en 1995, à l'accélérateur LEAR du CERN, des scientifiques ont réussi à créer 9 atomes d'une telle antimatière, qui n'ont vécu que 40 nanosecondes et se sont désintégrés.

Plus tard, à l'aide d'appareils massifs, un piège magnétique a été créé qui contenait 38 atomes d'antihydrogène pendant 172 millisecondes (0,172 seconde) et après 170 000 atomes d'antihydrogène, 0,28 attogrammes (10 -18 grammes). Un tel volume d'antimatière peut être suffisant pour une étude plus approfondie, et c'est un succès.

Le coût de l'antimatière

Aujourd'hui, nous pouvons dire avec certitude que la substance la plus chère au monde n'est pas le californium, le régolithe ou le graphène, et, bien sûr, pas l'or, mais l'antimatière. Selon les calculs de la NASA, la création d'un milligramme de positons coûtera environ 25 millions de dollars, et 1 g d'antihydrogène est estimé à 62,5 billions de dollars. Fait intéressant, un nanogramme d'antimatière, le volume qui a été utilisé en 10 ans dans les expériences du CERN, a coûté à l'organisation des centaines de millions de dollars.

Application

L'étude de l'antimatière recèle un potentiel important pour l'humanité. Le premier et le plus intéressant dispositif théoriquement alimenté par l'antimatière est le moteur de distorsion. Certains se souviennent peut-être de celui de la célèbre série Star Trek, dont le moteur était alimenté par un réacteur qui fonctionnait sur le principe de l'annihilation de la matière et de l'antimatière.

En fait, il existe plusieurs modèles mathématiques d'un tel moteur, et selon leurs calculs, très peu d'antiparticules seront nécessaires pour les futurs engins spatiaux. Ainsi, un vol de sept mois vers Mars peut être réduit à un mois, en raison de 140 nanogrammes d'antiprotons, qui agiront comme catalyseur de la fission nucléaire dans le réacteur du navire. Grâce à ces technologies, des vols intergalactiques peuvent également être effectués, ce qui permettra à une personne d'étudier en détail d'autres systèmes stellaires et, à l'avenir, de les coloniser.

Cependant, l'antimatière, comme de nombreuses autres découvertes scientifiques, peut constituer une menace pour l'humanité. Comme vous le savez, la catastrophe la plus terrible, le bombardement atomique d'Hiroshima et de Nagasaki, a été réalisée à l'aide de deux bombes atomiques, dont la masse totale est de 8,6 tonnes et la puissance d'environ 35 kilotonnes. Mais lors de la collision de 1 kg de matière et 1 kg d'antimatière, une énergie égale à 42 960 kilotonnes est libérée. La bombe la plus puissante jamais développée par l'humanité - AN602 ou "Tsar Bomba" a libéré une énergie d'environ 58 000 kilotonnes, mais pesait 26,5 tonnes ! En résumant tout ce qui précède, nous pouvons dire avec confiance que les technologies et les inventions basées sur l'antimatière peuvent conduire l'humanité à une percée sans précédent, ainsi qu'à l'autodestruction complète.