ანტიმატერიის გადასატანი კონტეინერი

  ფანტასტიკური ჟანრის ფილმებში ანტიმატერის გადატანა-გადმოტანა-გამოყენების პრობლემა მოხსნილია, რეალურად კი სრულიად განსხვავებული სიტუაცია გვაქვს. ანტინივთიერების უკვე არსებული დამჭერი მოწყობილობები სტაციონარული კონსტრუქციებია, რომელთაც ანტინაწილაკების მთლიანობის შენარჩუნება ძალიან მცირე დროით შეუძლია. ბირთვული კვლევების ევროპული ორგანიზაციისთვის (CERN) კი მობილური დამჭერების შექმნა გადაუდებელ აუცილებლობას წარმოადგენს, რომელთა საშუალებით, ერთი ლაბორატორიიდან მეორეში ანტიმატერიის გადატანა იქნება შესაძლებელი. სწორედ ასეთი მოწყობილობის საცდელი ნიმუშის შექმნაზე დაიწყეს ცერნის მეცნიერებმა მუშაობა.

 შეგახსენებთ, რომ ერთ-ერთი მთავარი კოსმოლოგიური გამოცანა სწორედ ანტიმატერიას უკავშირდება. ელემენტარული ნაწილაკების სტანდარტული მოდელის მიხედვით, დიდი აფეთქების მომენტში, მატერია და ანტიმატერია ერთნაირი რაოდენობით უნდა გაჩენილიყო. მართლაც ასე რომ ყოფილიყო, ეს ნაწილაკები ერთმანეთს გაანადგურებდა (ე.წ. ანიჰილაცია) და სამყაროც სულ სხვანაირ სახეს მიიღებდა (მატერია-ანტიმატერია განსხვავება მსგავსება).

 მაგნიტური “ბოთლი” სახელად ALPHA (ფოტო Niels Madsen, ALPHA, CERN).

 ამავე დროს, ჩვენთვის დამზერად სამყაროში არსებული ყველა კოსმოსური ობიექტი ჩვეულებრივი მატერიისგან შედგება, ანტიმატერია კი მხოლოდ მაღალენერგიულ კოსმოსურ კატაკლიზმებში ჩნდება, ისიც, ძალიან მცირე ხნით.

 მაშ, სად არის ის პირველადი ანტიმატერია? ამ კითხვაზე პასუხის გაცემა კაცობრიობას უამრავ ახალ ცოდნას მისცემს სამყაროს სტრუქტურის, მისი ევოლუციისა და სხვა საკითხების შესახებ. ახლა ფიზიკოსები ცდილობენ შეისწავლონ ანტიმატერიის მათთვის ყველაზე ხელმისაწვდომი ფორმა – ანტიპროტონები, რომლებიც პრაქტიკულად იდენტურია ჩვეულებრივი პროტონისა, გარდა საპირისპირო ელექტრული მუხტისა და მცირედი განსხვავებებისა, რომლებიც მხოლოდ კვანტურ დონეზე ვლინდება.

 ცერნში, ანტიპროტონების მიღება პროტონულ სინქროტრონში გამომუშავებული პროტონების სხივით ხდება, რომელიც ლითონის სამიზნისკენ არის მიმართული. ანტიპროტონების ძირითადი მასის ენერგია 3 500 მეგაელექტრონვოლტია (რა არის ელექტრონვოლტი?), ამიტომ შემდგომი კვლევისთვის მათ, როგორც ფიზიკოსები ამბობენ ხოლმე, 5,3 მევ-ამდე აცივებენ.

ნახაზისგან განსხვავებით, ანტიმატერიის საცდელი დამჭერის (ხაფანგი) მოწყობილობა საკმაოდ ქაოსურად გამოიყურება.

 ანტიპროტონების შესასწავლად არც ასეთი გაცივებაა საკმარისი, ამიტომ მოწყობილობით სახელად “ექსტრა დაბალი ენერგიის ანტიპროტონი” (ELENA), მათი ენერგია 90 კილოელექტრონვოტამდე დაიყვანება. ასეთი მიდგომა მუშაობს, მაგრამ პტოცესში იმდენი ანტიპროტონი ნადგურდება, რომ ერთი ნანოგრამი მასის მისაღწევად ათასი წელი იქნებოდა საჭირო.

 სამწუხაროდ, ანტიპროტონების წარმოებაში კიდევ ერთი დიდი პრობლემა არსებობს, რომელიც უკვე გაცივებული და გამოჭერილი ანტიპროტონების შესწვლას ეხება. მიღების ადგილზე მათი კვლევა პრაქტიკულად შეუძლებელია, რადგან ეს ლაბორატორია ძლიერი ელექტრომაგნიტური ველებით არის გამსჭვალული. თუ ამ ნაწილაკების შესწავლა გვინდა, ისინი მაგნიტურ ხაფანგში უნდა მოვათავსოთ და საჭირო პირობების მქონე კვლევით ლაბორატორიაში გადავიტანოთ.

 ანტიმატერიის მთლიანობის შესანარჩუნებლად უნდა გამოირიცხოს მისი კონტაქტი გადასატანი კონტეიონერის კედლებთან, რადგან ის ჩვეულებრივი მატერიისგან არის გაკეთებული და ნებისმიერი შეხება ნაწილაკების ანიჰილაციას გამოიწვევს. ამ პრობლემის აღმოსაფხვრელად, თავის დროზე, ორი ექსპერიმენტი იქნა ორგანიზებული – BASE-STEP და PUMA – ანტიმატერიის სტაბილური და კომპაქტური ხაფანგის დასამზადებლად, რომელიც მცირე ზომის სატვირთო მანქანაზე მოთავსდებოდა. BASE-STEP ანტიპროტონების გამოჭერა-ამოღებაზე მუშაობდა, ხოლო  PUMA – თვითონ ხაფანგს ქმნიდა.

 BASE-STEP, ე.წ. პენინგის ხაფანგის ერთ-ერთი ვარიაციაა. თხევადი ჰელიუმით გაცივებული დენგამტარი სადენებით ჰომოგენური მაგნიტური ველი მიიღება. ამ და ოთხპოლუსიანი არაერთგვაროვანი ელქტრული ველის კომბინაცია კი ანტირპტონების ერთ ადგილზე შეკავების საშუალებას იძლევა. მოჩვენებითი სიმარტივის მიუხედავად, ასეთი ხაფანგის სტრუქტურა საკმაოდ რთულია. ორი მეტრის სიმაღლის მოწყობილობა ერთ ტონას იწონის. ტონიანი PUMA, ორმაგი ხაფანგია, რომლის წიაღში კოსმოსური დონის ვაკუუმია, აბსოლუტურ ნულზე 4 გრადუსით მაღალი ტემპერატურით. სწორედ ასეთ პირბებშია შესაძლებელი ანტიპროტონების კონტაქტის გამორიცხვა კონტეინერის კედლებთან და მათი დიდი ხნით შენახვა.

 გეგმის მიხედვით, 2023 წელს, როცა ხაფანგი მზად იქნება, ფაბრიკა Antimatter Factory-დან ანტიპროტონებს ლობორატორია ISOLDE-ში გადაიტანენ, სადაც ფიზიკის ეგზოტიკურ განხრებს შეისწავლიან. პროტონებსა და ანტიპროტონებს შორის განსხვავებების ძებნის გარდა (წყალბადისა და ანტიწყალბადის მუხტი), მეცნიერები ამ ანტიმატერიის ნაწილაკებით დისტანციურად შეისწავლიან ისეთ მიუწვდომელ ობიექტებსს, როგორებიც ნეიტრონული ვარსკვლავებია (”ბირთვული პასტა და მაკარონი”; სად დაეცემა ანტიატომი: გრავიტაცია თუ ანტიგრავიტაცია?).

Leave a Reply

თქვენი ელფოსტის მისამართი გამოქვეყნებული არ იყო. აუცილებელი ველები მონიშნულია *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.