Досліджуються космічні антипротони

Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.

Антипротони в космічних променях були відкриті американськими вченими. Виявлені в цих експериментах антипротони мали енергію 2-5 ГеВ та 4,7-11,6 ГеВ відповідно. Поява антипротонів у космічному випромінюванні пояснювалася ядерними взаємодіями галактичних космічних променів із міжзоряним середовищем. За розрахунками, потік антипротонів повинен значно зменшитись при енергіях нижче 1 ГеВ.

Так американські дослідники А. Баффінгтон, С. Шіндлер та К. Пенніпакер за допомогою апаратури, встановленої на балонах, зареєстрували антипротони низьких енергій. Відношення потоку антипротонів до протонів в діапазоні енергій від 130 до 320 МеВ склало (2,2±0,6) -10^-4, що лише трохи менше за величину, отриману для антипротонів високих енергій. Таким чином, енергетичний спектр антипротонів подібний до спектру протонів аж до енергій порядку 190 МеВ.

Якщо вважати, що антипротони народжуються внаслідок взаємодії космічних променів високих енергій з міжзоряним газом, то очікуваний потік антипротонів у діапазоні енергій 130-320 МеВ має бути принаймні у 100 разів меншим. Звідки тоді беруться античастинки?

Відповісти це питання нелегко. Наразі висловлено кілька припущень. Так, джерелами антипротонів можуть бути реліктові чорні дірки, що утворилися на стадії розширення Метагалактики. Маса реліктових чорних дірок близько 10¹⁴ г, а їх концентрація – близько 10⁴ в 1 пк³. Інші можливі джерела антипротонів — «молоді» наднові або джерела в галактичному центрі, що вибухають раз на 10-50 млн. років.

Антипротони можуть також народжуватися при розпаді «космічних» антинейтронів, поява яких, як передбачають теорії, що розробляються в даний час, обумовлена процесом осциляції нейтрон – антинейтрон.

Такими є теоретичні припущення. Що ж до самого експерименту, він вимагає підтвердження. І хоча він був поставлений дуже коректно, що не дає підстав сумніватися в його справедливості, проте в ході експерименту було зареєстровано лише… 14 антипротонів. Реєстрація антипротонів низьких енергій можлива при запусках балонів тільки в полярних районах Землі, де магнітне поле нашої планети дозволяє таким частинкам наближатися до поверхні Землі.