Antiproton

().

Antichastica po otnosheniyu k protonu. Massa i spin antiprotona takie zhe, kak u protona, barionnoe chislo B=-1. Elektricheskii zaryad (i magnitnyi moment) antiprotona otricatelen i raven po absolyutnoi velichine elektricheskomu zaryadu (magnitnomu momentu) protona.

Antiproton byl vpervye obnaruzhen eksperimental'no v 1955 O.Chemberlenom (O.Chamberlain), E.Segre (E.Segre), K.Vigandom (S.Wiegand) i T.Ipsilantisom (T.Ypsilantis) v Berkli (SShA) na uskoritele protonov s maksimal'noi energiei 6,3 GeV. Vsledstvie sohraneniya barionnogo chisla rozhdenie antiprotona dolzhno soprovozhdat'sya rozhdeniem protona, poetomu dlya rozhdeniya antiprotona neobhodimo, chtoby summarnaya kineticheskaya energiya stalkivayushihsya chastic v sisteme centra mass prevyshala energiyu pokoya pary proton-antiproton. Eto uslovie vypolnyalos' na uskoritele v Berkli dlya soudareniya protonov s yadrami misheni. Opyt byl postavlen sleduyushim obrazom. Puchok protonov iz uskoritelya padal na mednuyu mishen', v kotoroi v rezul'tate vzaimodeistviya protonov s yadrami medi rozhdalis' razlichnye chasticy. Magnity otbirali otricatel'no zaryazhennye chasticy (preimushestvenno -mezony), otklonyaya ih v napravlenii cherenkovskih schetchikov, izmeryavshih skorost' chastic. Otozhdestvlenie chasticy s antiprotonom provodilos' po velichine ee massy, kotoraya opredelyalas' iz sootnosheniya mezhdu impul'som (izmeryaemym no otkloneniyu v magnitnom pole) i skorost'yu chasticy. V opyte rozhdalos' neskol'ko antiprotonov na 10¹¹ stolknovenii protonov s mishen'yu.

V otsutstvie veshestva antiproton, kak i proton, s ochen' vysokoi stepen'yu tochnosti stabilen. V veshestve "vremya zhizni" medlennogo antiprotona opredelyaetsya skorost'yu ego annigilyacii.

Kulonovskoe vzaimodeistvie mezhdu antiprotonami i yadrami mozhet vyzyvat' obrazovanie antiprotonnyh atomov - svyazannyh vodorodopodobnyh sistem (sm. Adronnye atomy). Na malyh rasstoyaniyah mezhdu antiprotonom i nuklonom deistvuyut yadernye sily prityazheniya, kotorye mogut privodit' k obrazovaniyu svyazannoi sistemy antiproton-nuklon (barioniya). V rezul'tate sil'nogo (yadernogo) vzaimodeistviya mezhdu antiprotonom i antinuklonami mogut obrazovyvat'sya yadra antiveshestva, a v rezul'tate elektromagnitnogo (kulonovskogo) vzaimodeistviya mezhdu antiprotonom i pozitronom - atomy antivodoroda.

K seredine 80-h gg. na uskoritelyah poluchayut puchki antiprotonov vysokih energii, vplot' do 270 GeV (v stolknoveniyah protonov vysokih energii s yadrami vyhod %). Rezul'taty issledovaniya vzaimodeistviya takih antiprotonov s nuklonami pokazyvayut, chto s rostom energii antiprotona ego annigilyaciya s nuklonami stanovitsya vse menee veroyatnoi, a polnoe sechenie -vzaimodeistviya (v soglasii s teoremoi Pomeranchuka) vse bolee sblizhaetsya s secheniem pN-vzaimodeistviya.

Soglasno kvarkovoi modeli adronov (sm. Kvarki), antiproton sostoit iz treh konstituentnyh antikvarkov; dvuh -kvarkov i odnogo -kvarka.

Rozhdenie par proton-antiproton nablyudaetsya ne tol'ko v stolknoveniyah adronov, no i v stolknoveniyah vstrechnyh puchkov elektronov i pozitronov s energiyami vyshe 1 GeV. Eksperimental'no ustanovleno, chto otnositel'naya veroyatnost' rozhdeniya antiprotona rastet s rostom energii puchkov i pri energii okolo 30 GeV sostavlyaet neskol'ko desyatkov procentov. Stol' bol'shaya veroyatnost' mozhet byt' ob'yasnena fragmentaciei v adrony zhestkih glyuonov, veroyatnost' rozhdeniya kotoryh s rostom energii uvelichivaetsya.

Dlitel'noe sushestvovanie antiprotona vozmozhno tol'ko pri nizkoi plotnosti nuklonov - v nakopitelyah zaryazhennyh chastic, a takzhe v kosmicheskom prostranstve.

Nablyudenie antiprotonov v kosmicheskih luchah ukazyvaet na nalichie kosmicheskih istochnikov antiprotonov. Takim istochnikom mozhet byt' vzaimodeistvie vysokoenergichnyh chastic kosmicheskih luchei s mezhzvezdnym veshestvom. Antiprotony mogut takzhe rozhdat'sya, naprimer, v obolochke pul'sara pri vzaimodeistvii s ee veshestvom vysokoenergichnyh chastic, uskoryaemyh magnitnym polem pul'sara, a takzhe v okrestnosti aktivnogo yadra Galaktiki. V svyazi s prevysheniem nablyudaemogo potoka kosmicheskih antiprotonov (osobenno v oblasti energii <1 GeV) nad ozhidaemym ot estestvennyh istochnikov obsuzhdalis' takie vozmozhnye mehanizmy rozhdeniya antiprotonov, kak isparenie pervichnyh chernyh dyr, rozhdenie antiprotonov v raspadah ili pri annigilyacii gipoteticheskih tyazhelyh metastabil'nyh chastic (naprimer, gravitino, fotino), predskazyvaemyh nekotorymi modelyami velikogo ob'edineniya i supergravitacii i dr. Poslednii mehanizm mozhet sluzhit' osnovoi proverki po kosmologicheskim sledstviyam takih predskazanii etih modelei, kotorye ne mogut byt' neposredstvenno provereny v sovremennyh laboratornyh usloviyah (naprimer, mass gipoteticheskih supersimmetrichnyh chastic; sm. Supersimmetriya), no mogut otrazhat'sya v astrofizicheskih dannyh, napr, o rasprostranennosti legkih elementov vo Vselennoi.