Исследователи Ливерморской национальной лаборатории
имени Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory) поставили
эксперимент с использованием мощных импульсных лазеров, в результате
которого получен невиданный до сих пор по мощности поток антиматерии –
частиц, известных как позитроны.
Эта новая возможность получения большого количества позитронов в
масштабах маленькой лаборатории (и значительно дешевле, чем на огромных
ускорителях типа Большого Адронного Коллайдера) открывает несколько
направлений исследования анти-материи, включая понимание физики,
лежащей в основе многих астрофизических явлений такого класса, как
черные дыры или вспышки гамма излучения. Частицы антиматерии
практически мгновенно аннигилируют в контакте с «нормальной» материей,
превращаясь в чистую энергию (гамма излучение). Предполагается, что
материя и антиматерия находились в равновесии в ранней Вселенной, но
вследствие некой «асимметрии» антиматерия распалась или аннигилировала,
и сегодня во Вселенной ее очень мало.
Доктор Вэй Чен (Hui Chen) и ее коллеги в качестве источника излучения использовали новейший лазерный комплекс Titan,
который генерирует импульсы длительностью порядка одной триллионной
доли секунды с плотностью энергии в 100 миллиардов гигаватт на
квадратный сантиметр. Этими лазерными импульсами ученые облучали
золотые пластинки миллиметровой толщины. Каждый лазерный импульс
испарял крошечный участок поверхности пластинки, порождая облачко
горячей плазмы.
Входящие в состав облачка тяжелые ионы золота при этом практически
не смещались, в то время как плазменные электроны сильно разгонялись и
проникали внутрь мишени. Там они сталкивались с атомами золота и
мгновенно теряли скорость, порождая так называемое тормозное излучение.
Поскольку первоначальная энергия электронов была очень велика, пик
интенсивности излучения приходился на гамма-кванты. Эти кванты, в свою
очередь, рассеивались на атомных ядрах и давали начало
электронно-позитронным парам.
 Производство антиматерии – алхимия XXI века
Получение антиматерии с помощью лазеров не является совершенно новым
способом. Исследователи Ливерморской лаборатории зарегистрировали
антиматерию еще 10 лет назад в количестве примерно 100 частиц.
Используя более новое оборудование и лучшие мишени, только в этом году,
в лаборатории было получено около 1 миллиона частиц. Ученые
предполагают, что общее число позитронов, полученных во всем мире за
все годы может составлять порядка 100 миллиардлв.
До момента аннигиляции, позитроны (анти-электроны) ведут себя
совершенно так же как электроны (только с противоположным зарядом), что
и позволило д-ру Чен и ее коллегам зарегистрировать их. Ученые
использовали обычный спектрометр и усовершенствовали его для
регистрации частиц также и с противоположной полярностью.
Ученые из группы д-ра Вэй Чен измерили плотность позитронного потока
с помощью двух спектрометров, расположенных сзади и сбоку от мишени.
Обработка результатов измерений показала, что плотность позитронов в
максимуме достигала десяти квадриллионов (1016) на кубический сантиметр. Ни в одной лаборатории мира до сих пор не удавалось даже приблизиться к этому показателю.
Евгений Биргер | 
