Як долетіти до Марса за місяць? Для цього потрібно надати космічному кораблю хороший імпульс. На жаль, найкраще що є в розпорядженні людини паливо - ядерне дає питома імпульс в 3000 секунд, і політ розтягується на довгі місяці. А немає під рукою чогось більш енергійного? Теоретично є: термоядерний синтез; він забезпечує імпульс в сотні тисяч секунд, а використання антиречовини дозволить отримати імпульс в мільйони секунд.

Ядра антиречовини побудовані з антинуклонов а зовнішня оболонка складається з позитронів. Внаслідок інваріантності сильної взаємодії щодо зарядового спряження (C-інваріантності) антиядра володіють масою і енергетичним спектром такими ж, як у ядер, які складаються на підставі відповідних нуклонів, причому атоми антиречовини і речовини повинні мати ідентичну структуру та хімічні властивості, з одним єдиним АЛЕ, зіткнення об'єкта, що складається з речовини, з об'єктом з антиречовини призводить до анігіляції входять до їх складу частинок і античастинок.

Анігіляція повільних електронів і позитронів веде до утворення гамма-квантів, а анігіляція повільних нуклонів і антинуклонов - до утворення декількох пі-мезонів. В результаті подальших розпадів мезонів утворюється жорстке гамма-випромінювання з енергією гамма-квантів більше 70 Мев.

Антиэлектроны (позитрони) були передбачені П. Діраком і слідом за цим експериментально виявлені в "зливах" П. Андерсоном, навіть не зазнавав тоді про пророкування Дірака. Це відкриття було відзначено Нобелівської премії з фізики 1936 р. Антипротон був відкритий в 1955 р. на "Беватроне" в Берклі, що також було удостоєно Нобелівської премії. У 1960 там же виявили антинейтрон. З введенням в дію Серпуховського прискорювача і нашим фізикам дещо вдалося вийти вперед - в 1969 році там були відкриті ядра антигелия. Але атоми антиречовини отримає не вдавалося. Та якщо бути відвертим, то і античастинок за весь час існування прискорювачів отримали незначні кількості всіх антипротонів, синтезованих в Церні за рік, вистачить на роботу однієї електричної лампочки в протягом декількох секунд.

Перше повідомлення про синтез дев'ять атомів антиречовини - антиводню в рамках проекту «ATRAP» (ЦЕРН) з'явилося в 1995 році. Проіснувавши приблизно 40 нс, ці поодинокі атоми загинули, виділивши належну кількість випромінювання (що і було зареєстровано). Цілі були зрозумілі і виправдовували зусилля, завдання визначені, і у 1997 році, поблизу Женеви, завдяки міжнародної фінансової допомоги, ЦЕРН почав будівництво десселератора (не будемо його переводити неблагозвучним еквівалентом "тормозитель"), який дозволив уповільнити ("охолодити") антипротоны ще в десять мільйонів разів порівняно з установкою 1995 року. Це пристрій, назване «Антипротонний сповільнювач» (AD) вступило в дію в лютому 2002 року.

Установка - після виходу з антипротонів уповільнює кільця - складається з чотирьох основних частин: пастки для захоплення антипротонів, накопичувача позитронів, пастки-змішувача і детектора антиводню. Потік антипротонів спочатку гальмується з допомогою мікрохвильового випромінювання, потім охолоджується в результаті теплообміну з потоком низькоенергетичних електронів, після чого потрапляє в пастку - змішувач, де знаходиться при температурі 15 К. Позитронний накопичувач послідовно уповільнює, захоплює і накопичує позитрони від радіоактивного джерела; близько половини з яких потрапляє в пастку-змішувач, де вони додатково охолоджуються синхротронным випромінюванням. Все це необхідно для значного підвищення вірогідності утворення атомів антиводню.

На «Антипротонном уповільнювачі» і почалася жорстка конкуренція двох груп вчених, учасників експериментів «ATHENA» (39 вчених з різних країн світу) і «ATRAP».

У номері Nature (Nature 2002, vol.419, p.439, ibid p.456) вийшов 3 жовтня 2002 року., учасники експерименту «ATHENA» заявили, що їм вдалося отримати 50 000 атомів антиречовини - антиводню. Наявність атомів антиречовини фіксували в момент їх анігіляції, свідченням якої вважали перетин в одній точці слідів двох жорстких квантів, що утворилися при електрон-позитронної анігіляції, і слідів півоній, одержані при анігіляції антипротона і протона. Був отриманий перший "портрет" антиречовини ( фото на початку) - синтезоване з таких точок комп'ютерне зображення. Оскільки буде тільки ті атоми, які "вислизнули" з пастки (а таких, достовірно перерахованих, виявилося всього 130), заявлені 50 000 атомів антиводню лише створюють невидимий фон "портрета".

Проблема в тому, що анігіляція антиводню реєструвалася загалом, більш сильному тлі аннигиляций позитронів і антипротонів. Це, природно, викликало здоровий скепсис колег з суміжного конкуруючого проекту «ATRAP». Вони, в свою чергу синтезувавши антиводень на тій же установці, змогли за допомогою складних магнітних пасток зареєструвати атоми антиводню без якого-небудь фонового сигналу. Утворилися в експерименті атоми антиводню ставали електрично нейтральними і на відміну від позитронів і антипротонів могли вільно залишати ту область, де утримувалися заряджені частинки. Ось там, без фону, їх і реєстрували.

За оцінками, в пастці утворилося приблизно 170 000 атомів антиводню, про що дослідники і розповіли в статті опублікованій в «Physical Review Letters».

І це вже успіх. Тепер отриманої кількості антиводню цілком може вистачити для вивчення його властивостей. Для атомів антиводню, наприклад, передбачається вимірювання частоти електронного переходу 1s 2s (з основного стану в перший збуджений) методами лазерної спектроскопії високої роздільної здатності. (Частота цього переходу у водні відома з точністю до 1.8·10-14 - не дарма ж водневий мазер вважається стандартом частоти.) Відповідно до теорії, вони повинні бути таким же, як і у звичайного водню. Якщо ж, наприклад спектр поглинання, виявиться іншим, то доведеться вносити корективи у фундаментальні основи сучасної фізики.

Але інтерес до антивеществу - антиматерії аж ніяк не чисто теоретичний. Двигун на антиречовину може працювати , наприклад, наступним чином. Спочатку створюють два хмари з декількох трильйонів антипротонів, які від зіткнення з матерією утримує електромагнітна пастка. Потім між ними вводять частинку палива вагою 42 нанограми. Вона являє собою капсулу з урану-238, в яку поміщена суміш дейтерію і гелію-3 або дейтерію і тритію.

Антипротоны моментально анігілюють з ядрами урану і викликають їх розпад на фрагменти. Ці фрагменти, разом з утвореними гамма-квантами, так сильно розігрівають внутрішність капсули, що там починається термоядерна реакція. Її продукти, що володіють величезною енергією, ще сильніше розганяються полем і відлітають через сопло двигуна, забезпечуючи космічному кораблю нечувану тягу.

Що ж стосується польоту до Марса за один місяць, то для нього американські фізики рекомендують використовувати іншу технологію - ядерне ділення, каталізуються антипротонами. Тоді на весь політ потрібно 140 нанограммов антипротонів, не рахуючи радіоактивного палива.

Нові виміри, проведені в стенфордському дослідницькому центрі (Каліфорнія), де встановлено лінійний прискорювач елементарних частинок, дозволили вченим просунутися у відповіді на питання, чому у всесвіті речовина переважає над антиречовиною.

Результати експерименту підтверджують зроблені раніше припущення про розвиток дисбалансу цих протилежних сутностей. Проте вчені кажуть, що проведені дослідження поставили більше запитань, ніж відповідей: досліди з прискорювачем не можуть дати повного пояснення, чому в космосі так багато речовини - мільярди галактик, наповнених зірками і планетами.

Учені, що працюють з прискорювачем, вимірювали параметр, відомий як синус двох бета (0,74 плюс або мінус 0,07). Цей показник відображає ступінь асиметрії між речовиною і антиречовиною.

В результаті Великого вибуху повинно було утворитися однакову кількість речовини і антиречовини, які потім буде і не залишили нічого, крім енергії. Однак досліджувана нами всесвіт є незаперечним доказом перемоги речовини над антиречовиною.

Щоб зрозуміти, як це могло статися, фізики розглянули ефект, званий порушенням рівності зарядів. Для спостереження такого ефекту вчені вивчали B-мезони і анти-B-мезони, частинки з дуже коротким періодом життя - трильйонні частки секунди.

Відмінності в поведінці цих абсолютно протилежних частинок показують відмінності між речовиною і антиречовиною і частково пояснюють, чому одне переважає над іншим. Мільйони B-мезонів і анти-B-мезонів, необхідних для експерименту, утворилися в результаті зіткнення в прискорювачі променів електронів і позитронів. Перші результати, отримані ще в 2001 році, чітко показують порушення рівності зарядів у B-мезонів.

"Це було важливим відкриттям, але необхідно зібрати ще безліч даних, щоб затвердити синус двох бета як фундаментальної константи квантової фізики, - вважає Стюарт Сміт (Stewart Smith) з Прінстонського університету. - Нові результати були оголошені після трьох років інтенсивних досліджень і аналізу 88 мільйонів подій".

Нові виміри узгоджуються з так званої "стандартною моделлю", яка описує елементарні частинки та їх взаємодія. Підтверджена ступінь порушення рівності зарядів сама по собі не достатня для пояснення дисбалансу речовина й антиречовини у всесвіті.

"Судячи по всьому, крім нерівності зарядів сталося щось ще, що викликало переважання речовини, що перетворився на зірки, планети і живі організми, - прокоментував Хассан Джоэри (Hassan Jawahery), співробітник університету в Меріленді - У майбутньому ми, можливо, зможемо зрозуміти ці приховані процеси і відповісти на питання, що призвело всесвіт до її нинішнього стану і це буде саме захоплююче відкриття".