Антиветер в нанопарусах
Ускоритель элементарных частиц — это не игрушка для физиков, а мощное средство исследования просторов космоса и борьбы с онкологическими заболеваниями
![]() Солнечный парус, разработанный калифорнийской фирмой
|
Главная сложность популяризации современной физики в том, что большинство решаемых ею задач носят чрезвычайно абстрактный характер. В то же время этой науке постоянно требуются финансовые вливания — хотя бы для строительства новых ускорителей — и налогоплательщики вправе рассчитывать, что им объяснят, чем же эти ускорители будут обществу полезны. По этой причине и самим физикам, и научным журналистам приходится постоянно оповещать о ее достижениях, подыскивая для своих рассказов яркие образы и понятные аналогии. Хорошим поводом для упоминания о достижениях современной физики служат, в частности, сообщения об исследованиях космоса. Так, от свойств черных дыр вполне естественно перейти к рассказу о том, какие возможности для исследователей открывает Большой адронный коллайдер (
Не менее хорошим поводом обсудить возможности современной физики стало недавнее открытие двух планет, вращающихся вокруг красного карлика Глизе (Gliese) — звезды, удаленной от Солнечной системы на два десятка световых лет. Некоторые эксперты считают, что на этих планетах может существовать жизнь и, судя по всему, Европейское космическое агентство (
Расстояние в 20 световых лет превышает расстояние от Земли до Солнца в миллион раз. Преодолимо ли оно? Обычные ракеты на химическом топливе для этой цели, безусловно, не подходят.
Ракеты, использующие энергию ядерного деления, сократили бы время в пути в десять раз, но и полет продолжительностью в 30 000 лет бессмысленно обсуждать всерьез.
![]() Менеджер Маршалловского центра космических полетов в Хантсвилле (
|
Весьма соблазнительна идея использовать для передвижения в космосе парус, улавливающий фотоны от Солнца. Идея это не нова: ещё в 1924 году
Ускорение космического корабля, движимого подобным парусом, будет небольшим, однако практически неизменным во времени. Инженеры из американской компании
Устройство паруса, например, могло бы быть таким: ткань, сплетенная из углеродных нанотрубок, с металлическим покрытием. У такого паруса есть ещё одно важное преимущество — он мог бы приближаться к Солнцу без риска расплавиться. Президент Pioneer Astronautic Роберт Зубрин (
![]() Аннигиляция антипротона на протоне может проходить множеством способов. Например так, как показано на этом снимке, сделанном на пузырьковой камере в ЦЕРНе: исчезновение двух тяжелых частиц дает жизнь трем легким — отрицательно заряженному К--мезону, незаряженному К0-мезону и положительно заряженному пиону. Фото: © CERN |
Теоретически существование античастиц предсказал в 1928 году британский физик Поль Дирак (
Существенно сложнее оказалось получить античастицу искусственным путем. Это стало возможным только после появления достаточно мощных ускорителей элементарных частиц. Именно в ходе экспериментов на ускорителе Чемберлен (
Что же касается двигателя, использующего энергию аннигиляции, то его возможная конструкция была весьма подробно исследована в США в рамках известной программы стратегической оборонной инициативы (СОИ). Атомы антивещества хранятся в электромагнитной ловушке и посредством магнитного поля подаются в специальную камеру. Там антивещество вступает во взаимодействие с обычным веществом, вследствие чего возникает поток
![]() Ловушка для антипротонов по виду и по конструкции напоминает ускоритель — вроде того, в котором эти антипротоны производятся. Только здесь частицы не разгоняются, а замедляются почти в 30 раз. Отсюда же магнитным полем пучок отводится для экспериментов.Фото: Laurent Guiraud / © CERN |
Проще всего было бы обратиться за консультациями к профессору Леонардо Ветра из ЦЕРНа, сумевшему не только получить 500 нг антивещества, но и сохранить их — втайне от директора ЦЕРНа — в контейнере специальной конструкции. Профессора Ветру, а вместе с ним и определение антивещества как «жидкой плазмы, состоящей из миллионов позитронов», придумал писатель Дэн Браун. Согласно сюжету романа «Ангелы и Демоны», контейнер с антивеществом был похищен у профессора членами секты иллюминатов. Профессор был убит, контейнер же иллюминаты заложили под собор Святого Петра — как месть католической церкви за многолетние гонения на науку.
Современной физике далеко до возможностей профессора Ветры; в настоящее время антивещество, «добытое» при помощи ускорителей, обходится приблизительно в 60 тысяч долларов за один нанограмм. И самое большее, на что мы можем рассчитывать, — это на получение 39 нг антивещества к 2020 году. Накапливая антивещество с такой скоростью, мы будем располагать первым граммом через миллиард лет.
Впрочем, есть варианты. Известно, что антивещество образуется в межзвездном пространстве естественным путем при взаимодействии космического излучения высокой энергии с межзвездными газовыми облаками. Джеймс Бикфорд (James Bickford), физик из лаборатории Дрейпера (
Предположим, что в нашем распоряжении имеется космический корабль с мощным источником магнитного поля на борту и что этот корабль движется по орбите вокруг Юпитера. Магнитное поле корабля будет «захватывать» встречающиеся на его пути антипротоны. Проблема, однако, состоит в том, что изготовление столь мощных электромагнитов явно находится за пределами наших сегодняшних возможностей. Впрочем, даже если бы мы и могли их изготовить, то, к примеру, на околоземной орбите нам удалось бы таким образом накопить за год всего несколько нанограмм антипротонов. Более эффективным процесс сбора антивещества был бы в окрестностях Сатурна, но даже там за год удалось бы собрать не более трети миллиграмма антивещества в течение года. В итоге же на получение одного грамма антивещества ушло бы несколько тысяч лет, что уже, конечно, лучше, но все равно мало обнадеживает.
![]() Антипротонный клеточный эксперимент — один из многих, что проводятся на антипротонном замедлителе AD (Antiproton Decelerator). Участник эксперимента Михаэль Хольцшайтер показывает, как антипротоны могут уничтожать раковые клетки, не повреждая соседей. Фото: Maximilien Brice; Carolyn Lee / © CERN |
Итак, возможности современной физики не позволяют обсуждать двигатели на антивеществе даже в качестве отдаленной перспективы космических исследований. В то же время эксперты — а вместе с ними и научные журналисты — продолжают внимательно следить за происходящим в физических лабораториях. Они помнят, насколько неожиданными для современников были некоторые открытия в истории науки ХХ столетия. Помнят они и о том, какими в некоторых случаях были последствия этих открытий — не только для физики, но и для всего человечества.
Борис Булюбаш, 31.03.2008
Новости партнёров