Antiveshestvo

Materiya, sostoyashaya iz antichastic. Yadra atomov antiveshestva "postroeny" iz antinuklonov, a vneshnyaya obolochka - iz pozitronov. Vozmozhnost' sushestvovaniya antiveshestva sleduet iz invariantnosti zakonov prirody otnositel'no preobrazovaniya CPT (sm. Teorema CPT). Vsledstvie invariantnosti sil'nogo vzaimodeistviya otnositel'no zaryadovogo sopryazheniya (C-invariantnosti) yadernoe vzaimodeistvie mezhdu antinuklonami v tochnosti sovpadaet s sootvetstvuyushim vzaimodeistviem mezhdu nuklonami, chto obespechivaet sushestvovanie yader iz antinuklonov ("antiyader"). Antiyadra obladayut massoi i energeticheskim spektrom takimi zhe, kak u yader, sostoyashih iz sootvetstvuyushih nuklonov. Elektricheskie zaryady i magnitnye momenty antiyader ravny po velichine i protivopolozhny po znaku elektricheskim zaryadam i magnitnym momentam sootvetstvuyushih yader. Vsledstvie C-invariantnosti elektromagnitnogo vzaimodeistviya elektromagnitnye perehody v yadrah veshestva i antiveshestva sovpadayut. Elektromagnitnoe vzaimodeistvie pozitronov i yader antiveshestva dolzhno privodit' k obrazovaniyu svyazannyh sostoyanii - atomov antiveshestva, prichem atomy antiveshestva i veshestva dolzhny imet' identichnuyu strukturu. Vsledstvie CP-invariantnosti slabogo vzaimodeistviya obuslovlennoe im smeshivanie atomnyh ili yadernyh sostoyanii s protivopolozhnoi chetnost'yu odinakovo dlya veshestva i antiveshestva.

Stolknovenie ob'ekta, sostoyashego iz veshestva, s ob'ektom iz antiveshestva privodit k annigilyacii vhodyashih v ih sostav chastic i antichastic. Annigilyaciya medlennyh elektronov i pozitronov vedet k obrazovaniyu gamma-kvantov, a annigilyaciya medlennyh nuklonov i antinuklonov - k obrazovaniyu neskol'kih pi-mezonov. V rezul'tate posleduyushih raspadov -mezonov obrazuetsya zhestkoe gamma-izluchenie s energiei gamma-kvantov 70 MeV.

Atomy antiveshestva poka ne nablyudalis'. V eksperimentah na uskoritelyah byli zaregistrirovany sobytiya obrazovaniya legkih antiyader v stolknoveniyah adronov, V 1965 gruppa amerikanskih fizikov pod rukovodstvom L.M.Ledermana (L.M.Lederman) nablyudala sobytiya obrazovaniya yader antideiteriya, v 1970 na protonnom sinhrotrone Instituta fiziki vysokih energii v Protvino (bliz g. Serpuhov) gruppa sovetskih fizikov pod rukovodstvom Yu.D.Prokoshkina zaregistrirovala neskol'ko sobytii obrazovaniya yader antigeliya-3.

Neobhodimost' ob'yasnit' otsutstvie sil'nogo smeshivaniya veshestva i antiveshestva v kosmicheskih masshtabah, men'shih skoplenii galaktik, yavlyaetsya sushestvennoi trudnost'yu kosmologicheskih modelei, predpolagayushih ravnoe kolichestvo veshestva i antiveshestva vo Vselennoi. S drugoi storony, analiz kosmologicheskih sledstvii kalibrovochnyh teorii velikogo ob'edineniya vzaimodeistvii, predskazyvayushih processy s nesohraneniem barionnogo chisla, pokazyvaet, chto neravnovesnye effekty narusheniya CP-invariantnosti v takih processah na ochen' rannih stadiyah evolyucii Vselennoi (do pervoi sekundy rasshireniya) mogli privesti k barionnoi asimmetrii Vselennoi k preobladaniyu vo Vselennoi veshestva. Odnako vozmozhnost' sushestvovaniya makroskopicheskih oblastei antiveshestva ne yavlyaetsya poka okonchatel'no isklyuchennoi nablyudeniyami. Takuyu vozmozhnost' dopuskayut i nekotorye modeli velikogo ob'edineniya so spontannym narusheniem CP-invariantnosti, kotorye predskazyvayut sushestvovanie makroskopicheskih oblastei s preobladaniem antiveshestva.

Proverka sushestvovaniya zvezd iz antiveshestva mozhet byt' v principe osushestvlena sredstvami neitrinnoi astronomii. Obrazovanie neitronnyh zvezd soprovozhdaetsya prevrasheniem elektronov i protonov v neitrony s ispuskaniem elektronnyh neitrino. V zvezdah iz antiveshestva sootvetstvuyushii process yavlyaetsya istochnikom elektronnyh antineitrino. Poetomu registraciya potokov kosmicheskih antineitrino s vremennymi i energeticheskimi harakteristikami, ozhidaemymi dlya potokov neitrino, obrazuyushihsya pri gravitacionnom kollapse v neitronnuyu zvezdu, sluzhilo by ukazaniem na obrazovanie antineitronnyh zvezd. Bolee tochnaya informaciya o tom, proishodila li annigilyaciya antiveshestva v rannei Vselennoi, mozhet byt' poluchena iz analiza ee vozmozhnogo vliyaniya na himicheskii sostav veshestva, nablyudaemyi v nashe vremya. Eksperimental'nyi bazis takogo analiza sostavlyayut provodimye v CERNe s 1983 eksperimenty sovetskih i ital'yanskih uchenyh po issledovaniyu vzaimodeistviya antiprotonov s legkimi yadrami.