What happened to antimatter? - Rolf Landua

Что случилось с антиматерией? - Рольф Ландуа

Translator: Andrea McDonough Reviewer: Jessica Ruby

Переводчик: Irina Zhandarova Редактор: Olga Dmitrochenkova

Is it possible to create something out of nothing?

Возможно ли создать что-либо из ничего?

Or, more precisely, can energy be made into matter?

Или, если быть точнее, может ли энергия стать материей?

Yes, but only when it comes together

Да, но только когда она соединяется

with its twin, antimatter.

со своим близнецом — антиматерией.

And there's something pretty mysterious about antimatter:

С антиматерией связана одна загадка:

there's way less of it out there than there should be.

вокруг eё гораздо меньше, чем должно бы быть.

Let's start with the most famous physics formula ever:

Для начала обратимся к самой знаменитой физической формуле:

E equals m c squared.

E = m c ^2

It basically says that mass is concentrated energy,

В сущности, она означает, что масса — это сконцентрированная энергия,

and mass and energy are exchangeable,

и масса с энергией взаимообратимы,

like two currencies with a huge exchange rate.

как две валюты с огромной скоростью обмена.

90 trillion Joules of energy

90 триллионов Джоулей энергии

are equivalent to 1 gram of mass.

эквивалентны 1 грамму массы.

But how do I actually transform energy into matter?

Но как можно трансформировать энергию в материю?

The magic word is <i>energy density</i>.

Волшебное слово — «плотность энергии».

If you concentrate a huge amount

Если сконцентрировать огромное количество

of energy in a tiny space,

энергии в крошечном пространстве,

new particles will come into existence.

возникнут новые частицы.

If we look closer,

Если присмотреться,

we see that these particles always come in pairs,

то можно заметить, что эти частицы всегда появляются парами,

like twins.

как близнецы.

That's because particles always have a counterpart,

Это потому, что у каждой частицы есть двойник —

an antiparticle,

античастица,

and these are always produced

и они всегда создаются

in exactly equal amounts: 50/50.

в совершенно равных количествах: 50/50.

This might sound like science fiction,

Возможно, это прозвучит как научная фантастика,

but it's the daily life of particle accelerators.

но это повседневная жизнь ускорителей частиц.

In the collisions between two protons

При столкновении двух протонов

at CERN's Large Hadron Collider,

в Большом андронном коллайдере ЦЕРНа

billions of particles and antiparticles

каждую секунду производятся

are produced every second.

миллиарды частиц и античастиц.

Consider, for example, the electron.

Представьте себе электрон.

It has a very small mass and negative electric charge.

У него очень маленькая масса и отрицательный электрический заряд.

It's antiparticle, the positron,

Его античастица, позитрон,

has exactly the same mass,

обладает абсолютно такой же массой,

but a positive electric charge.

но положительным электрическим зарядом.

But, apart from the opposite charges,

За исключением противоположных зарядов,

both particles are identical and perfectly stable.

обе частицы индентичны и совершенно стабильны.

And the same is true for their heavy cousins,

Это верно и в отношении их более массивных кузенов,

the proton and the antiproton.

протона и антипротона.

Therefore, scientists are convinced

Поэтому учёные уверены,

that a world made of antimatter

что мир, состоящий из антиматерии,

would look, feel, and smell just like our world.

выглядел и ощущался бы точно так же, как и наш.

In this antiworld,

В этом антимире

we may find antiwater,

можно найти антиводу,

antigold,

антизолото

and, for example,

и, например,

an antimarble.

антимрамор.

Now imagine that a marble and an antimarble

А теперь представим, что мрамор и антимрамор

are brought together.

находятся рядом друг с другом.

These two apparently solid objects

Эти два внешне твёрдых объекта

would completely disappear

полностью исчезли бы

into a big flash of energy,

с выделением огромного количества энергии,

equivalent to an atomic bomb.

эквивалентного взрыву атомной бомбы.

Because combining matter and antimatter

Потому что сочетание материи и антиматерии

would create so much energy,

создаёт неимоверное количество энергии.

science fiction is full of ideas

Научная фантастика полна идей о том,

about harnessing the energy stored in antimatter,

как использовать энергию антиматерии, —

for example, to fuel spaceships like Star Trek.

например, в качестве топлива для космических кораблей, таких как «Стар Трек».

After all, the energy content of antimatter

Ведь содержание энергии в антиматерии

is a billion times higher than conventional fuel.

в миллионы раз выше, чем в обычном топливе.

The energy of one gram of antimatter would be enough

Энергии, содержащейся в 1 грамме антиматерии,

for driving a car 1,000 times around the Earth,

было бы достаточно, чтобы 1 000 раз проехать на машине вокруг Земли

or to bring the space shuttle into orbit.

или чтобы вывести на орбиту космический челнок.

So why don't we use antimatter for energy production?

Так почему же мы не получаем энергию из антиматерии?

Well, antimatter isn't just sitting around,

Прежде всего потому, что антиматерия не сидит и не ждёт,

ready for us to harvest.

пока мы её возьмём.

We have to make antimatter

Прежде чем использовать антиматерию,

before we can combust antimatter,

нужно её получить,

and it takes a billion times more energy

а на это уйдёт в миллиарды раз

to make antimatter

больше энергии,

than you get back.

чем можно из неё получить.

But, what if there was some antimatter in outer space

Но, может быть, можно взять антиматерию

and we could dig it out one day

в открытом космосе,

from an antiplanet somewhere.

на какой-нибудь антипланете?

A few decades ago, many scientists believed

Раньше многие учёные считали,

that this could actually be possible.

что это возможно.

Today, observations have shown

Но наблюдения показывают,

that there is no significant amount of antimatter

что в видимой Вселенной

anywhere in the visible universe,

антиматерия в значимых количествах отсутствует.

which is weird because, like we said before,

И это непонятно, ведь мы уже говорили,

there should be just as much antimatter

что во Вселенной количество материи

as there is matter in the universe.

и антиматерии должно быть одинаково.

Since antiparticles and particles

Поскольку частиц и античастиц

should exist in equal numbers,

должно быть поровну,

this missing antimatter?

где же тогда антиматерия?

Now that is a real mystery.

И это настоящая тайна.

To understand what might be happening,

Чтобы понять, почему это так,

we must go back to the Big Bang.

нужно вернуться во времена Большого взрыва,

In the instant the universe was created,

когда Вселенная только родилась.

a huge amount of energy was transformed into mass,

При этом огромное количество энергии превратилось в массу,

and our initial universe contained

и наша Вселенная изначально содержала

equal amounts of matter and antimatter.

одинаковые количества материи и антиматерии.

But just a second later,

Но через секунду

most matter and all of the antimatter

основная часть материи и вся антиматерия

had destroyed one another,

разрушили друг друга,

producing an enormous amount of radiation

выделив огромное количество излучения,

that can still be observed today.

которое мы наблюдаем и сегодня.

Just about 100 millionths

Осталась только примерно одна стомилионная доля

of the original amount of matter stuck around

от исходного количества материи,

and no antimatter whatsoever.

а антиматерии совсем не осталось.

"Now, wait!" you might say,

Вы можете сказать: «Но погодите!

"Why did all the antimatter disappear

Почему же вся антиматерия исчезла,

and only matter was left?"

и осталась только материя?»

It seems that we were somehow lucky

Похоже, нам повезло,

that a tiny asymmetry exists

потому что между материей и антиматерией

between matter and antimatter.

была небольшая асимметрия.

Otherwise, there would be no particles at all

Иначе во Вселенной

anywhere in the universe

вообще не было бы частиц,

and also no human beings.

и уж тем более человека.

But what causes this asymmetry?

Но чем же была вызвана эта асимметрия?

Experiments at CERN are trying to find out the reason

Учёные в ЦЕРНе пытаются понять,

why something exists

что же было причиной

and why we don't live in a universe

и почему мы не живём во Вселенной,

filled with radiation only?

заполненной одним излучением.

But, so far, we just don't know the answer.

Но пока мы не знаем ответа.