Свойства антиматерии, возможно, откроются нейтринным обсерваториям

По расчётам Драгана Хайдуковича (Dragan Hajdukovic), работающего в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН), при регистрации антинейтрино можно обнаружить свидетельства гипотетического гравитационного отталкивания материи и антиматерии.

Опытная проверка гравитационных свойств антиматерии не проведена до сих пор. Всем известно, что яблоко падает на землю, а вот поведение «антияблока» вызывает некоторые вопросы; подавляющее большинство учёных, впрочем, считают, что «падать вверх» оно не будет.

Задачу сильно осложняет явление аннигиляции частиц и античастиц, но физики всё же надеются, что в проводимом ЦЕРНом эксперименте AEGIS им удастся оценить свойства антивещества. Здесь для проверки теории используется пучок антиводорода.

Г-н Хайдукович предлагает оригинальную методику проверки, которую можно реализовать в современных нейтринных обсерваториях. Ссылаясь на известную статью американского физика Джулиана Швингера (опубликована в 1951 году), автор напоминает, что в рамках квантовой электродинамики показана возможность «создания» электрическим полем с напряжённостью, превышающей некоторое критическое значение, пар электронов и позитронов в квантовом вакууме. Теоретически таким свойством должно обладать любое поле, которое стремится «разделить» частицы и античастицы.

Далее учёный демонстрирует, что гравитационное поле необходимой для появления пар частиц и античастиц силы может существовать только за горизонтом чёрной дыры. Если учесть возможное гравитационное отталкивание вещества и антивещества, чёрная дыра станет источником антинейтрино.

Рис. 1. Модель расположенного во льду массива детекторов IceCube. Масштаб конструкции можно оценить, сравнив её с показанной справа Эйфелевой башней (иллюстрация NSF).

Зарегистрировать эти частицы может антарктическая обсерватория IceCube. В 2011 году, когда строительство завершится, она будет располагать 5 160 отдельными оптическими модулями, снабжёнными фотоэлектронными умножителями; эти модули нанизываются на «нити» и устанавливаются в толще льда на глубине 1 450–2 450 м. Другим кандидатом на роль детектора антинейтрино г-н Хайдукович считает нейтринную обсерваторию KM3NeT на дне Средиземного моря, которая пока находится в стадии проектирования.

В новой работе рассматриваются две чёрные дыры, находящиеся в центрах галактики Андромеды и Млечного Пути. Первая располагается на расстоянии в 772 кпк и имеет массу, примерно равную 2•10³⁸ кг; при таких параметрах за один год с IceCube должны «встретиться» не менее 3•10¹⁰ антинейтрино. Масса чёрной дыры в нашей Галактике, удалённой на 8 кпк от Земли, оценивается в 8,4•10³⁶ кг, и в её случае число антинейтрино, падающих на IceCube за год, приблизительно равно 1,4•10¹².

В заключительном абзаце своей статьи Драган Хайдукович замечает, что предложенную им методику следует рассматривать только как дополнение к эксперименту AEGIS. Даже если IceCube или KM3NeT зарегистрируют антинейтрино, пришедшие от чёрных дыр, это нельзя будет считать доказательством гравитационного отталкивания: аналогичный результат может дать и некое неизвестное взаимодействие негравитационной природы.

По материалам:

Источник(и):

1.TechnologyReview

2. compulenta.ru