Силы сильных ядерных взаимодействий связывают самые мелкие частицы материи, из которых формируются атомы различных элементов. Во многом благодаря именно этим силам и существует окружающий нас мир в том виде, в котором мы его привыкли видеть. А не так давно ученые-физики из Национальной лаборатории Брукхейвена (Brookhaven National Laboratory) произвела измерения сил сильных ядерных взаимодействий у антивещества, которое является зеркальным антиподом обычного вещества и которое фигурирует в одной из самых больших космологических загадок современности.
Эксперименты проводились международной группой STAR на ускорителе Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC). Ускоритель RHIC разгоняет атомы тяжелых элементов, таких, как свинец и золото, до скоростей, приближающихся к скорости света, и сталкивает эти атомы друг с другом. В месте возникновения возникает кварково-глюонная плазма, состоящая из самых мелких «фундаментальных блоков» материи, в которой одновременно образуются частицы вещества и антивещества. Однако, образовавшиеся частицы материи и антиматерии не существуют достаточно долго, при любом контакте друг с другом они аннигилируют, превращаясь в чистую энергию.
Во время Большого Взрыва, когда Вселенная была заполнена кварково-глюонной плазмой, предположительно возникло равное количество материи и антиматерии. Однако, в современной Вселенной, по крайней мере, в ее доступной части, находится обычная материя. И вышеупомянутой загадкой является вопрос о том, куда же подевалась вся антиматерия?
Ученые уже давно пытаются выяснить причину возникновения дисбаланса между количеством материи и антиматерии во Вселенной. «Некоторые из нас объясняют это различием некоторых фундаментальных свойств материи и антиматерии или причинами другого плана» — рассказывает Эйхонг Тань (Aihong Tang), ученый-физик ил Лаборатории Брукхейвена, — «Однако, чем больше мы узнаем о природе антивещества, тем больше возникает новых загадок».
Напомним нашим читателям, что в свое время исследовательской группе STAR в прошлом удалось создать самые большие ядра атомов антивещества, антигелия, объединив два антипротона и антинейтрона. И некоторые параметры этого ядра указывали на то, что нечто родственное силам сильных ядерных взаимодействий существует и в отношении антивещества. Но ученые произвели более тщательные исследования этого вопроса, «прочесав» данные о сотнях миллионов столкновений атомов золота, разогнанных до энергии в 200 ГэВ, друг с другом. В найденных данных содержались доказательства того, что антипротоны, сблизившиеся на малое расстояние, начинают взаимодействовать друг с другом, а статистический анализ позволил ученым рассчитать величину сил этих взаимодействий и их зависимость от расстояния между частицами.
Оказывается силы сильных взаимодействий, действующие в ядрах антивещества, во многом походят на силы, действующие в ядрах обычного вещества. И с этой точки зрения вещество и антивещество продолжают оставаться совершенно симметричными. Из этого следует, что разница в количестве материи и антиматерии во Вселенной не может быть объяснена разницей в силах сильных ядерных взаимодействий. «Проводя наши эксперименты, мы и не ожидали сразу найти ответ на один из самых главных вопросов, но сделанное нами открытие позволит подойти к проблеме с другой стороны» — рассказывает Эйхонг Тань, — «Тем не менее, мы получили весьма ценные сведения о природе антиматерии, которые в будущем, совместно с другими накопленными знаниями, наверняка позволят разгадать эту тайну».
