Космическое излучение
Как бы то ни было, антиядер пока не зарегистрировано, хотя с большой уверенностью отрицать их присутствие в космических лучах нельзя.
У нас нет надёжных доказательств того, что какие-либо частицы Антимира прилетают к нам на Землю. Пока мы не наблюдали ни одного антиядра; результаты по измерению потока антипротонов не могут расцениваться как доказательство существования Антимира — слишком много для этого требуется предположений, которые нуждаются в объяснении и проверки. Вместе с тем наши экспериментальные результаты не настолько полны и точны, чтобы совсем закрыть возможность существования Антимира.
Однако данные по космическим лучам могут наложить некоторые ограничения на примесь антивещества в нашей Галактике. Считается, что почти все космические лучи генерируются в процессах, которые происходят “внутри” нашей Галактики. Поэтому доля антивещества, возможно существующего в Галактике, не должна превышать доли антипротонов и антиядер в космических лучах. Известно, что в космических лучах отношение числа антипротонов к числу протонов приблизительно равно 10-4, а отношение числа ядер антигелия к числу протонов по крайней мере меньше 10-5.
Отсюда делается вывод: примесь антивещества в Галактике меньше 10-4 — 10-5. Это означает, что экспериментальные данные по космическим лучам не противоречат наличию, грубо говоря, одной антизвезды на каждые 10 — 100 тысяч обычных звёзд. Подчеркнём, что такая оценка отнюдь не является доказательства существования антизвёзд. Совершенно неясно, как могли такие антизвёзды образоваться в нашей Галактике.
Свет от антизвезды нельзя отличить от видимого света обычных звёзд. Однако процессы термоядерного синтеза, который обеспечивает “горение” звёзд, идут по-разному для звёзд и антизвёзд. Если в первом случае реакции термоядерного синтеза сопровождаются испусканием нейтрино, например в таких процессах:
То в антизвёздах аналогичные реакции приводят к вылету антинейтрино:
С экспериментальной точки зрения более выгодно искать громадные потоки антинейтрино, которые могут возникать на последней стадии эволюции антизвёзд. Дело в том, что когда звезда исчерпывает все свои запасы термоядерного топлива, она начинает катастрофически быстро сжиматься под действием своих гравитационных сил. Если масса звезды составляет одну-три массы Солнца, то это сжатие продолжается до тех пор, пока электроны не “вдавятся” внутрь атомных ядер, из которых состоит звезда. Пи этом происходит превращение протонов ядер в нейтроны и испускаются нейтрино:
Когда звезда почти целиком будет состоять из нейтронов, сжатие прекратится, так как силы гравитационного притяжения будут уравновешены мощными силами отталкивания, которые происходят между нейтронами. Происходит образование так называемой нейтронной звезды — стабильного объекта с исключительно большой плотностью и малыми размерами. Радиус нейтронной звезды с массой Солнца порядка 10 километров (радиус Солнца порядка 700 000 километров).
Ясно, что при коллапсе антизвезды должны образоваться антинейтроны, и процесс образования антинейтронной звезды будет сопровождаться испусканием антинейтрино:
Поток таких антинейтрино должен быть исключительно велик, ведь при коллапсе практически каждый из громадного числа протонов звезды, превращаясь в нейтрон, даёт одно нейтрино: число антинейтрино » число антипротонов в антизвезде @ 1057.
Уже существующие нейтринные телескопы могут зарегистрировать возникновение такой колоссальной нейтринной вспышки, если она произошла в нашей Галактике.
§ 4. Античастицы, Взаимные превращения вещества и поля.
Из релятивистской квантовой теории следует, что для каждой ча-стицы должна существовать античастица, т. е. сходная с ней частица, стакой же массой, спином, временем жизни,но отли-чающаяся от нее знаком заряда, взаим-ным расположением вектора магнитного момента и спина и некоторыми другими характеристиками.
Рис. 3
Первой обнаруженной на опыте античастицейбыл«положительный электрон»—позитрон. Примерами таких пар частица — ан-тичастица являются также отрицательный и положительный мюоны, положительные и отрицательные пионы и каоны· Название
другнх античастиц получается прибавлением к названию соответст-вующих частиц приставки «анти», а для их обозначения используются те же символы. У фотона, нейтрального пиона и этамезона нет аптичастиц (можно сказать, что в этих случаях частица и античастица совпадают),
Как и соответствующие частицы, антипротон, позитрон и анти-нейтрино устойчивы, остальные античастицы несгабилъны.
При изучении поглощения 7-квантов с энергией более 1 МэВ было обнаружено образование пар электрон - позитрон· Когда у-квант пролетает в сильном электрическом поле вблизи ядра, он превращ,ается в пару электрон — позитрон.
Возникновение пар электрон — позитрон можно наблюдать при пропускании у-излучения сквозь свинцовую пластинку, перегора-живаюш,ую камеру Вильсона· Следы позитронов и электронов в маг-нитном поле симметрично искривляются в разные стороны и рас-ходятся в виде буквы У, Траектории трех электронно-позитронных пар показаны на рис. 3 (магнитное поле направлено от читателя),
Так как энергня, соответствующая массе покоя электрона или позитрона, составляет 0,511 МэВ, то превращение 'у-квантов в пару электрон — позитрон может произойти только в том случае, когда энергия у-кванта больше 1,02 МэВ, Если энергия у-кванта превыша-ет 1,02 МэВ, то избыток энергии составляет кинетическую энергию электрона и позитрона·
Образующиеся прп распаде нейтральных пионов во вторичном космическом излучении у-кванты очень высоких энергий генериру-ют электроны и позитроны, которые также обладают высокой энер-, гией и при взаимодействии с веществом атмосферы испускают тор-мозное 'у-нзлучение, что в свою очередь приводит к генерации новых пар, и т· д· Так происходит образование так называемой м я г к о й компоненты вторичного космического излучения, сильно пог-лощаемой ат.мосферой.
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7