← На головну

Що таке антиматерія з точки зору сучасної науки. Науково-популярна лекція.

Опубліковано: 2026-03-19

Що таке антиматерія з точки зору сучасної науки. Науково-популярна лекція.

Шановні слухачі, я вас вітаю. За останні кілька місяців я спробував записати цілий цикл лекцій, які б максимально наочно пояснили найбільш фундаментальні риси нашого світу. Я розповів, що таке час з точки зору сучасної науки. Я трохи розказав про квантовий світ, про гравітацію, про те, що таке мас. Ми поговорили про те, що сучасна фізика дуже сильно відрізняється від наших інтуїтивних уявлень про реальність, що на фундаментальному рівні наш світ зовсім не такий, яким він нам здається з нашого повсякденного досвіду. От ми, [сміх] наприклад, уявляємо, що частинки - це кульки. Ні, частинки - це не кульки. Маса - це не просто кількість речовини. Вакуум - це не порожнеча. І те, що ми зазвичай вважаємо якоюсь такою твердою, стабільною реальністю, насправді, це динаміка дуже складних квантових полів. І от сьогодні я б хотів трохи розширити цю розповідь і розказати про тему, про яку, мабуть, багато хто чув, але навколо якої існує величезна кількість міфів. Ця тема в культурі, майже в масовій культурі виглядає майже як щось таке магічне, фантастичне, але насправді воно є цілком природнім результатом сучасної фізики. Мова піде про антиматерію. Якщо ви колись чули термін антиматерія поза контекстом фізики, то майже завжди цей термін з'являвся поруч з якимось там дуже специфічним образам. Ну, наприклад, антиматерій як ідеальна зброя. Антиматерія як джерело нескінченної енергії, антиматерії як щось таке смертельно небезпечне, що при контакті зі звичайною матерією вибухає і знищує все навколо. В книжках, у фільмах антиматерія зазвичай виглядає як щось майже магічне, як щось принципово, чужде в нашому світі. І створюється враження, ніби антиматерія - це якась так інша субстанція, яка там десь, не знаю, випадково існує поруч з нашою або ще гірше. Це щось типу матерії навпаки. Але, звичайно, що з точки зору сучасної науки це майже повністю неправда. Антиматерія жодним чином не є окремим видом матерії. З точки зору сучасної науки антиматерія - це абсолютно нормальна, це неминуча, це фундаментальна частина наукової картини світу. Так, навколо себе ми її не бачимо. Ми не живемо у всесвіті, де матерія і антиматерія у рівних кількостях. І чому це так, до речі, це величезне питання, це відкрите питання. Ми не знаємо відповідь. Я про це трохи торкнуся далі. Це баріонна асиметрія нашого всесвіту. Але в цілому жодної магії, жодної потай бічності в антиматерії немає. І сьогодні я б хотів якраз розказати, що це таке. План нашої лекції приблизно наступний. Я почну з того, як взагалі зявля з'явилось у людей уявлення про можливість існування антиматерії. Чим є антиматерія в сучасних квантових теоріях поля? Як вона може народжуватися? Що таке насправді аннігіляція? Як люди виробляють цю антиматерію, це дуже складний, це дуже коштовний процес. Я розкажу, де антиматерія вже використовується на практиці, а це реальні застосування, та чому зброя з антиматерії, мабуть, назавжди залишиться фантастикою. Я трохи згадаю про те, які існують нерозв'язані проблеми щодо антиматерії. Ота ж сама будова всесвіту. Чому в нашому всесвіті є матерія, але майже немає антиматерії? Я трохи згадаю про дивні аспекти антиматерії. Наприклад, уявлення про те, що антиматерія - це звичайна матерія, яка рухається назад у часі. Я розкажу про експерименти по дослідженню впливу гравітації на антиматерією. Ну і підведу певні підсумки, чим вона є насправді. Як завжди, я спробую це зробити все без формул. Ну, звичайно, що я я буду змушений використати формулу = mc². Я про неї дуже багато розповідав в минулій лекції про масу, але насправді це буде, мабуть, єдина формула в нашій сьогоднішній лекції. Отже, давайте розпочинати. На відміну від багатьох інших понять, антиматерія у фізиці з'явилася не як спроба пояснити якийсь експеримент, [прочищення горла] не як результат спостереження, а як чисто теоретичний результат. Ну, можна сказати, що вона народилася на папері, вона народилася у формулах. Вона народилася тоді, коли були спроби поєднати дві дуже потужні теорії: квантову механіку і спеціальну теорію відносності, які тоді були ще окремими галузями науки. І ключовою фігурою в цьому став відомий британський фізик Пол Адріан Морс Дірак. Що було на початку X століття? От уявіть собі там 1920 роки фізика була розколета. З одного боку існує світ дуже швидких об'єктів. Альберт Айнштейн показав, що він описується спеціальною теорію відносності. Вона дає жорсткі обмеження, як можуть поводитись простір, час, енергія, імпульс тощо. З іншої сторони існує квантова механіка. Це світ дуже малого. це Луї Деброель, Ервін Шрдінгер, Вернер Гербек і багато багато інших. Вони чудово описали, як побудовані атоми, поведінка електронів тощо. Але ці дві теорії дуже погано поєднувалися між собою. От рівняння Шрдінгера, найбільш відоме рівняння квантової механіки. Воно чудово описало електрони, але лише коли вони повільно рухаються. Як тільки ми розганяємо електрон, рівняння перестає працювати. Тому потрібно було щось нове. потрібно було якесь нове рівняння, яке б одночасно було і квантовим, і одночасно узгоджувалося зі спеціальною теорію відносності. І саме пошуками такого рівняння займався Польдірак. Він намагався описати поведінку електрона, але от не класичного електрона, кульки, а електрона як квантового об'єкта. Він шукав таке рівняння, які б описали електрон і враховуючи закони квантової механіки, і закони спеціальної теорії відносності. Дірак був фанатом от математичної краси. Він вважав, якщо рівняння виглядає красиво, якщо рівняння виглядає гармонічно, то скоріш за все воно описує істину. Йому вдалося побудувати таке рівняння. Сьогодні воно відомо як рівняння Дірака. Е, я вже досить багато розповідав про це рівняння у лекції, що таке квантовий світ з точки зору сучасної науки. Тому не буду повторюватися. Лише трохи нагадаю для тих, хто не слухав ту лекцію. Ну, мабуть, може підзабув за час. Коли Дірак розв'язував оце своє рівняння, він побачив, що воно має два результати. От уявіть собі там математичне рівняння просте, шкільне x² = 4. Х може бути 2 або -2. Одне рівняння, дві відповіді. Так. Тут Дірак побачив, що з його рівняння випливає, що якщо ми беремо рівняння для енергії e² = m², то ми отримуємо, що енергія може дорівнювати п - mc². Це означає, що електрон може мати не тільки позитивну енергію. Це логічно, ми всі маємо позитивну енергію, але електрон може мати негативну енергію. Але незрозуміло, що це означає в реальності. З фізичної точки зору це була катастрофа. Якщо у нас є система, де енергія негативна, то електронпинно, безпережно падати от з додатніх енергій кудись у від'ємні. Він має беззупинно випромінювати енергію. Він має ніколи не зупинятися. От певна аналогія. Якщо додатня енергія - це підйом вгору і щоб піднятися кудись там на Говерлу, ми змушені виконати велику [сміх] роботу, то від'ємна енергія - це падіння у прірву. Причому прірву без дна. І як тільки ми починаємо падати, то все, зупинитися вже неможливо. Падіння бути вічним. І от саме у світі від'ємних енергій жодна частинка не була б стабільно. Атоми були б нестабільні. Матерії просто не могло б існувати. Але очевидно, що матерія існує. Атоми стабільні. Електрони нікуди не падають оцю в безмежну прірву від'ємних енергій. Отже, цю проблему треба було якось розв'язати, зрозуміти в чому тут справа, що означається від'ємна енергія електрона. Ну, мабуть, більш частина фізиків сказала: "Це просто математична якась помилка. Ігноруємо". Мінус ігноруємо, залишаємо лише плюс. Але Дірак зробив не так. Щоб це якось узгодити, Дірак припустив, що всі стани з від'ємною енергією вже зайняті. От у нас є прірва, але ця прірва вже заповнена, тому електродом просто немає куди падати. Він це зробив у певної аналогії з морем. От уявіть собі певне море, всюди суще море, яке існує абсолютно всюди, але це море не з води, а це море з електронів. Дірак саме так і сказав: "Уявіть, що весь наш всесвіт - це не порожнеча, а це безмежний океан, який заповнений електронами з від'ємною енергією". Ну, ця концепція дістала назву море дірака. Ми їх не бачимо. Цей океан ідеально гладкий. Він рівномірний. Ми не відчуваємо тиску цієї віди. Для нас він виглядає як вакуум. І так, як цей океан заповнений, то електрон туди не може впасти. Немає місця. Але тепер давайте ми собі уявімо, що ми якимось чином от з цього океану, який заповнений електронами, якийсь один електрон вибили назовні. Ви правда, ну там, не знаю, ми в цей океан кидаємо якесь каміння, якийсь квант свінь, гама промінь, і він, так би мовити, підбиває один з цих невидимих електронів. Він виштовкує його нагору. У нас з'явився тепер вже реальний електрон. Ми бачимо цей електрон. Ми бачимо його як певну хвильку, гребінь на поверхні нашого океану. Але в тому місці, де він був, в тому місці, звідки він вилетів, у нас залишається дірка, у нас залишається певна западина. Ми підняли воду нагору і в нас залишилося щось, де води немає. Якщо ми підняли на гору негативний заряд, то це місце, де залишилося, буде мати негативний заряд. Дірак зрозумів, що відсутність від'ємного заряду от в цьому океані поводиться так само, як певний позитивний заряд. Це якась частинка. Вона має вже додатню енергію. Вона має заряд такий самих, як у електрона. І вона рухається ніби це абсолютно щось реальне. І оця дірка в море електронів, це місце, з якого ми вибили електрон, це і є античастинка. Вона має ту ж саму масу, що має електрон. Але якщо електрон зустрінеться з цією діркою, він просто в неї впаде. Це це певне дзеркальне відображення електрона. Якщо електрон, океан знов стане гладким. Енергія, яку ми витратили, щоб вибити електрон, вона вивільниться у вигляді певного спалиха, спалиха світла. Коли Дірак опублікував цю роботу, ну, мабуть, що багато фізиків, інших його колег певним чином навіть сміялися. Вони, мабуть, казали йому щось типу: "Пане Дірак, пане Поль, ну що це за такі дивні позитивні електрони? Ми їх ніколи не бачили". Е, Дірак спочатку навіть намагався довести, що це не електрони, що це можливо протони, але ні. От дірка повинна мати ту ж саму масу, як електрон. Вона повинна бути легка. І це означає, що наш світ є подвоєний. У кожної частинки є свій певний двійник під поверхнею цього океана, який може там з'явитися, коли ми вибиваємо цей електрон. Е, для фізики це виглядало, ну, майже як певне божевілля. Математика казала: "Дірки в океані існують". Фізики відповідали: "Де? Покажіть нам ті дірки, де вони?" І експериментатори це досить скоро показали. Першим, хто побачив антиречовину в реальності, був молодий американський фізик, дослідник Карл Андерсон. Він не будував ніяких колайдерів, про які я розкажу трохи далі. Він просто спостерігав за космічними променями, за частинками, що приходять до нас з космосу від певних космічних подій. Це частинки величезної енергії. Вони весь час падають на землю. І він використовував для того, щоб за ними спостерігати так звану камеру Вільсона. Що це таке? От уявіть собі певний прилад, коробку, яка заповнена парою. Якщо через цю коробку пролітає певна частинка, вона залишає за собою слід. Ну, це як це як слід від літака в небі. І от Андерсон помістив цю коробку в магнітне поле. Магніт діє на заряджені частинки, як вітер. Він їх певним чином закручує. Від'ємні частинки крутяться в один бік, позитивні частинки крутяться в інший бік. І от 2 серпня 1932 року Андерсон бачить такий слід. Цей слід дуже легкий. Цей слід як у електрона, але він закручений в протилежний бік. Це не міг бути протон. Протон занадто масивний. Це був позитивний електрон. Тепер ми цю частинку, цей антиелектрон називаємо позитроном. Це була перша античастинка, яку людство побачило, яку людство відкрило. Це був величезний крок в науці. І вже через кілька років, у 1936 році Андерсон за це відкриття отримав Нобелівську премію. Після цього стало зрозуміло, що якщо є античастинка у електрона, мають бути антиверсії і всього іншого. Але електрони легкі. Електрони мають малу енергію. Для всього іншого вже неможливо досліджувати космічні промені. Щоб створити той самий антипропатон, потрібна колосальна енергія. Протонце це величезний вал води порівняно з маленькою хвилькою електронів. Різниця майже у 2 000 разів. Тому вже у 1950 роки в Каліфорнії побудували так званий Беватрон. Це величезна гармата для частинок. І два вчених Еміліо Серга і Оун Чемберлен змогли розігнати настільки швидко протони, що вони під час удару в мішень вкинули величезну кількість енергії в цей океан. І вони створили величезну западину в цьому океані, антипротоп. Звичайно, що за це відразу у 1959 році знов таки дали Нобелівську премію, але і цього замало. До цього моменту ми знаходили лише окремі частинки: антиелектрон, позитрон, антипротон. Нам було цікаво, чи можуть вони злипатися разом, чи можуть вони об'єднуватися, як об'єднується звичайна речовина. І у 1960 роки, у 65му році вчені в Європі, у ЦРні, в Швейцарії та у Брокхевені, в Сполучених Штатах Америки майже одночасно створили антидейтрон. Це вже не просто якась частинка, це ядро атома дейтерія, яка складається з антипротона, антинейтрона в разом. Тобто ми зрозуміли, що от з цих антихвиль, з цих западин можна будувати складні структури. Це означає, що теоретично можуть існувати антиатоми, антимолекули, навіть антилюди. Але щоб зробити такий висновок, одного антиядра замало, нам потрібно було створити перший антиатом. От взяти це антиядро і змусити антиелектрон або позитрон кружляти навколо нього. Це було вже зроблено у 90 роки, у 1995 році у Цернії. Тоді вченим вдалося створити перші дев'ять атомів антиводнів. Вони рухалися з величезною швидкістю, майже зі швидкістю світла. Вони через наносекунд не зникли. Досліджувати їх було дуже важко. Ну, це як це як намагатися дослідити сніжинку, яка падає кудись в пічку. Це чудово, що ми їх створили, але в нас немає часу на дослідження. Треба було цей час якось отримати. І вже в 21 столітті у 2002 році в експериментах Афена і Arap вчені вперше навчилися створювати вже тисячі атомів антиводню і заморожувати їх на тривалий час. А у 2010 році в колаборації Атлас вчені отримали цю речовину, антиречовину, у певній магнітній пасці вже на 17 хвилин. Для елементарних частинок це вічність, це щось майже стабільне. За 17 хвилин ми можемо провести майже будь-які дослідження. Якщо казати про зараз, то зараз ми, мабуть, перебуваємо десь на етапі, який можна назвати антихімією. Ми можемо вже досліджувати хімічні реакції між окремими антиатомами. Ми можемо вже досліджувати окремі хімічні зв'язки. Звичайно, нам хотілося би піти далі. Нам би хотілося створити якісь макроскопічні антитіла. Ну, але тут складність іде по наростаючій. Хоча я впевнений, що це питання часу. Ну і грошей, звичайно, що дуже великих грошей, але я впевнений, що рано чи пізно ми підемо далі. І крім антимолекул, ми вже створюємо реальне щось з антитіл. Звичайно, якщо ми кажемо про зараз, то ніхто вже не розглядає речовину так, як це розглядав Дірак. Ми вже не кажемо про море Дірака. Море Дірака - це щось, що залишилося в дуже-дуже далекому минулому. Але сама ідея, яку намагався от схопити Дірак, вона нікуди не зникла. Ну, так би мовити, вона просто змінила свою форму. Його море, яке заповнено нібито антиелектронами, це була спроба описати нову, дуже незвичну реальність фізики якоюсь такою класичною мовою. Е, як я казав вже в одній із минулих лекцій про квантовий світ, насправді у квантовій теорії поля фундаментом будови нашого світу є не частинки. Фундаментом будовиго нашого світу є поля. Поля - це щось, що існує у просторі і часі. Поле з'являється разом з частинкою. Воно не зникає тоді, коли частинка зникає. Частинка, будь-яка частинка - це лише дуже короткочасний, це дуже локальний стал поля. Це його збудження. У спокійному стані, коли поля не мають збудження, ми називаємо це вакуум. Поля всюди сущі. Навіть там, де немає жодної частинки, завжди існують поля. Там, де ці поля збуджуються, частинки з'являються. І саме ця ідея є основою сучасної квантової теорії поля. Наш світ складається не з об'єктів, наш світ складається з квантових полів і їх можливих збуджень. І ці збудження і є тією матерією, яку ми бачимо. І от у цій повноцінній квантовій теорії поля ми якраз і кажемо, що поля мають два типи збуджень. А от з цього безпосередньо випливають і частинки, і античастинки. Випливають правила того, як вони народжуються. Випливають правила того, як вони зникають. Антиматерія - це вже не якась там дірка в океані. Антиматерія - це повноцінне, рівноправне збудчення квантового поля. антиматерія випливає з тієї ж самої структури квандового поля. Тому з сучасної наукової точки зору антиматерія - це жодним чином не є якась така окрема субстанція. Це не матерія навпаки. Це неминучий обернений бік будь-якого квантового поля. І щоб це якось інтуїтивно зрозуміти, знов таки давайте повернемося до аналогії з морем, але при цьому розуміючи, що в реальності таких морів не існує. І це лише певна аналогія. Уявімо собі квантове поле як безмежне море. Це море існує всюди, навіть у вакуумі, навіть там, де нам здається, що нічого немає. Море є. Вакуум - це море без хвиль, але не без води. Коли в цьому морі з'являється частинка, це означає, що в нас на поверхні цього моря з'являється певна хвилька, певний хребінь. Енергія, яка до того була десь, зосереджується локально. З'являється локальне збудження. Ми фіксуємо це ось локальне збудження нашого моря. І ми саме його, цю хвильку називаємо частинкою. Але море не може просто взяти і створити хвильку. З нічого. Якщо на поверхні в нас піднявся гребінь, то десь поруч обов'язково має з'явитися западина. Інакше баланс порушиться. Порушуються всі закони збереження, фундаментальні закони збереження. У квантовій теорії поля це означає наступне. Для того, щоб з'явилося збудження поля з певними властивостями, поле мусить перерозподілити саме себе. Саме тому в реальній фізиці частинки ніколи не з'являються на одинці. Завжди народжується пара. Якщо над поверхнею моря з'явилася хвилька, то під поверхнею моря автоматично формується інша дзеркальна хвилька. Це не дві різні речі, це дві пов'язані між собою, комплементарні збудження одного і того самого поля. Тому, коли ми кажемо про антиматерію, оце анти зовсім не означає протилежну матерію. Анти означає, що існують дійсно певні протилежні фізичні характеристики. Ну, наприклад, протилежний електричний заряд, протилежні деякі квантові числа, інший спосіб взаємодії з полями. Але при цьому це абсолютно реальна матерія. Вона має енергію. Її маса та ж сама, як і у частинок. Усе фундаментальне те ж саме. Тому ми можемо вважати, що оцей антиелектрон або позитрон - це те ж саме. Це інший тип хвилі в тому ж самому електронному полі. А будь-яка антиматерія - це дзеркальне збудження квантового поля. Воно виникає завжди, як коли поле збуджується. Воно якось не додається до матерії, воно завжди присутнє в структурі будь-якого поля. І саме так, як хвильки можуть народжуватися, якщо ми певну енергію вкинемо в це поле, якщо ми певне каміння вкинемо в цей океан, якщо ми створимо хвилю і створиться западина. Так само вони можуть і зникати. Коли хвилька над поверхнею зустрічається з хвилькою під поверхнею, вони можуть одна одну компенсувати. Тобто в нас є хвиля тут, западена тут, вони наклалися і зникли. Море повертається в спокійний стан. Частинка зникає, античастинка зникає. Але при цьому енергія не зникає, енергія зберігається. Що відбувається з енергією? Енергія при цьому перерозподіляється. Вона переходить кудись в інші поля. І саме цей процес, коли в нас хвилька і западина певного поля накладаються один на одного і зникають, ми називаємо аннігіляція. І я трохи далі більш детально розкажу, що це таке аннігіляція і де вона може бути використана і де вона вже в реальності використовується. Якщо ми знов таки кажемо про якісь фантастичні фільми, то анігіляція приблизно так зображується. От в нас є дві маленькі кульки, матерія, антиматерія. Вони летять, стикаються, бабах, вибух, все зникає, як зіткнення двох бомб. Бум! Матерія зникнула, антиматерія зникла. Спалах енергії, все знищено навколо. Це виглядає ефектно, це виглядає красиво, але з точки зору сучасної фізики ця картина майже повністю некоректна. І проблема не в деталях навіть. Проблема в тому, що сама логіка цього процесу насправді абсолютно інша. У реальній фізиці анігіляція - це не зіткнення двох частинок, це не зіткнення двох об'єктів, це не зіткнення тіл взагалі. Ані матерія, ані антиматерія не є тілами в тому сенсі, як ми це розглядаємо. Це хвилі, це збудження певного поля. Тому анігіляцію краще уявляти не як зіткнення двох кульок, не як удар, а як взаємодію двох хвиль. От уявімо собі те ж саме море. На його поверхні біжить певна хвиля. Це частинка. Одночасно існує дзеркальна хвиля, пов'язана з античастинкою. Коли ці дві хвилі наближаються, коли вони взаємодіють, відбувається не зіткнення, а накладання. Якщо їх властивості між собою узгоджені, то вони можуть просто компенсувати одна одну. Та хвилька, що ззовні опуститься в цю западину, море стає знов гладким, але море не зникає, енергія не зникає. Анігіляція - це не знищення матерії, це перетворення енергії з одного виду в інший, з одного поля в інше поле. Збудження одного поля зникло, один океан став рівним, але інший океан в цей час збудився. Найчастіше при анігіляції збуджується електромагнітне поле і найчастіше при анігіляції з'являються фотони світло. Саме тому ми кажемо про спалахи гамипромінювання. Ми не кажемо про вибухи матерій. Але не завжди. А-а теоретично, якщо енергії вистачає, може збудитися будь-яке поле, тобто може з'явитися будь-яка частинка. Ну, насправді, пара частинок, бо знов таки, як я казав, народження частинки завжди супроводжується народженням античастинки. Але все ж таки фотони, тобто світло, є найбільш простим типом збуджень. Вони не мають маси спокою. Вони можуть народитися без будь-якого енергетичного пороку. І саме тому електромагнітне поле є найпростішим, так би мовити, приймачем енергії анігіляції. Тому аннігіляція - це найбільш ефективний з усіх відомих способів перетворити масу на енергію. Якщо ми кажемо про хімічні реакції, то там перетворюється на енергію лише дуже невеличка частина енергії хімічних зв'язків. Тому хімічна вибухівка, звичайно, що потужна, але вона не знищує все навколо. Якщо ми кажемо про ядерні реакції, перетворюється вже помітна частина маси, але все одно це лише доля відсотка. При аннігіляції вся маса спокою частинки і античастинки переходить в енергію інших полів. От формула в нас є до дорівню MC². Я про цю формулу детально розповідав в минулій лекції, що таке баса з точки зору сучасної науки. Тут працює вона ідеально, буквально повністю. Жоден відомий фізичний процес не має більшу ефективності і в принципі не може мати. При анігіляції зникає вся маса спокою частинки, тобто вивільняється вся енергія, яка є в певній частинці. У будь-якому іншому процесі, в хімічному процесі, в ядерному процесі, в гравітаційному процесі перетворюється лише дуже мала частина енергії. Це енергія руху, енергія взаємодію тощо. А от маса залишається незмінною, маса зберігається. Використати більше енергії, ніж повна маса спокою, неможливо в принципі. Її там немає. Це максимальний запас енергії, який взагалі дозволений законами збереження. Тому з точки зору квантової теорії поля, аннігіляція - це не вибух, це не знищення, це не руйнування матерії, це перерозподіл збуджень між квантовими полями. Це перенесення збудження з одного океану, наприклад, океан електронів, океану кварків в іншого океану, наприклад, океан фотонів. У нас є один тип хвиль. Цей тип хвиль зникає, але при цьому інші хвилі на його місці з'являються. І антиматерія - це звичайне збудження квантових полів. Воно таке ж саме фундаментальне, як матерія. Воно не є чимось унікальним, воно не є недосяжним. Природа постійно створює оці пари, частинка, античастинка. І ангеляція - це лише зворотній бік цього процесу. Отже, ми можемо зробити висновок, що антиматерія не заборонена законами фізики. Вона весь час народжується в природніх процесах. Вона описується тими самими рівняннями. І тому виникає логічне запитання: а як ми взагалі можемо створити її штучно? Чи це можливо? Чи здатні ми в лабораторії от змусити квантові поля збудитися певним чином, щоб з'явилися античастинки? І якщо так, і якщо ми можемо створювати антиматерію, то чому вона надзвичайно рідкісна? Чому її кількість мізерна? Чому її ціна, ну, просто астрономічна? Я думаю, що виходячи з того, що я вже розповів про історію дослідження антиматерії, вже зрозуміло, що так, ми її можемо створити. Ми це вже досить давно робимо, але при цьому ми маємо величезні проблеми. Ми не можемо видобувати антиматерію як якісь корисні копалини. Її не можна зібрати десь в природі в великих кількостях. який просто немає у природі. Єдиний спосіб отримати антиматерію - це вкласти в певне поле величезну кількість енергії. От знов таки давайте повернемося до аналогії з морем. Для того, щоб на поверхні моря з'явилася хвілька, нам потрібно це море збудити. Щоб у спокійному стані у вакуумі з'явилася хвиля, частинка, матерія, треба надати цьому вакууму величезну кількість енергії. Якщо ми кажемо про реальну фізику, про реальні експерименти, то це означає, що ми повинні розігнати певну частинку до величезної енергії і зіштовхнути її з чимось іншим. Дозволити енергії перетворитися на масу під час отакого зіткнення. Саме так працюють сучасні прискорювачі частинок, які є певним чином, ну, фабриками антиматерії. Найбільший з прискорювачів, яких існує зараз на планеті Земля - це прискорювач Великий Адроникалайдер, який працює на кордоні Франції і Швейцарії у Церні, де якраз і роблять щось схоже. Там беруть частинки важкі, нубо безмово це протони, оці гребні хвилі, розганяють їх у величезному кільці до швидкостей, які наближаються до швидкості світла. І от коли цей протон на величезній швидкості врізається в певну металеву мішень, ну, як правило, це мішень з Іридія, відбувається величезний викид енергії. Це схоже на те, якщо ми взяли це море і кинули з великою швидкістю в це море певне каміння. Від цього сплеску в різні боки розлітаються абсолютно різні типи хвилі. В момент цього зіткнення значна частина кінетичної енергії цього протона перетворюється на збудження певних полів. І в тому числі можуть під час цього збуджування народжуватися пара частинка, античастинка. Серед тисяч хвиль антихвиль, які тоді з'являються, народжуються іноді певні антипротони, оці самі антизападани в цьому океані. Але і тут проблеми насправді тільки починаються. Оці антипротони, що народилися, ті западини в океані, вони знов таки мають величезну енергію і вони літають на всі скорони зі швидкістю світла. Вони дуже гарячі, вони надзвичайно хаотичні. Спіймати їх в такому стані, ну, ну, це все одно, що я не знаю, там спіймати кулю, що тільки що вилетіла з гвинтівки. От в нас є гвинтівка, ми стріляємо і отак її відразу намагаємось спіймати. Дуже важко. Як тільки цей антипротон торкнеться стінки нашого приладу, як тільки він з чимось провзаємодіє, він відразу зникне. Він відразу анілює. Тому у ЦЕРНІ є спеціальні установки, які називаються antiproton decelerator, тобто уповільнювач антипротонів. Зазвичай у фізиці ми намагаємося щось розігнати, а тут навпаки. Ми намагаємося гальмувати цей антипротон. Це гальма для антиматерії. У нас є певні магніти, певні магнітні поля. І ці магніти змушують оці антихвилі заспокоїтись, стати повільними, стати майже нерухомими, бо тільки в такому повільному, нерухомому стані ми можемо їх досліджувати. А потім, коли вони повільні, ми їх розміщуємо в певні пастки і далі якось використовуємо, досліджуємо. Цей процес жахливо неефективний. Майже вся енергія під час цього зіткнення іде на нагрів, на якесь випромінювання, на народження інших частинок, на втрати тощо. Лише мізерна частина енергії перетворюється на антиматерію, яку ще до того нам треба якось спіймати, загальмувати, утримати тощо. В результаті на створення одного антипротона витрачається в мільярди разів більше, ніж містить його енергія спокою. Ефективність процесу менше ніж 1 млрд. І це, в тому числі, одна з причин, чому антиматерія є, мабуть, однією з найдорожчих матерій взагалі в нашому всесвіті. Ну, колись були оцінки NASA, що виробництво 1 г антиводню коштувало б приблизно 62 трилн доларів. Це вартість абсолютно умовна, але вона показує приблизно порядок величин, які треба вкладати в науку, в дослідження, в експериментальні установки, щоб отримати хоч трохи антиматерії. Це це більше, ніж сумарне ВВП всіх країн світу разом взятих, а це лише 1 г. Тому, звичайно, що це складний процес. Причини такої вартості величезної, в принципі, зрозумілі. Ну, по-перше, коефіцієнт корисної дії, він просто жахливий. На мільйони протонів, які ми витрачаємо на удар, у нас з'являється лише одиниці антипротонів. Дуже мало. По-друге, енерговитрати. ЦЕРН споживає стільки ж енергії, скільки там велике місто, просто щоб змусити це працювати. По-третє - це час. Якби ЦЕРН працював на повну потужність тисячі років, ми б не змогли отримати навіть 1 мг антерчвани. Все, що ми створили за десятиліття досліджень, вистачило б лише на те, щоб, я не знаю, там скип'ятити один чайник води і то лише якщо б ефективність була 100%. Тобто зараз ми маємо антиматерію, але надзвичайно неефективно і у дуже маленьких кількостях. Але і тут проблеми тільки розпочинаються. Навіть якщо нам якось вдалося вже створити антиматерію, це початок. Вона не терпить жодного контакту зі звичайною речовиною. Як взагалі тримати щось, чого не може торкатися ніщо матеріальне? От уявіть собі, що у вас є певна краплина води і ви намагаєтеся утримати її в цій кімнаті, не торкаючись руками. Як? Ну, вихід тільки один: якось підвисити в повітрі. Антиматерію і повітря не влаштує. І повітря навколо нас теж складається з матерії. Будь-який дотик до стінок контейнера, будь-який контакт з оточуючим середовищем, все, анігіляція, зничення, перехід в гамакванти. Тому єдиний існуючий спосіб утримати антиматерію - це не якась там банка, а це тримати її в порожнечі. Для того, щоб це робити, використовуються спеціальні електромагнітні пастки. У нас є певна система і заряджені частинки цієї антиматерії утримуються всередині складними, дуже складними магнітними електричними полями. Вони буквально висять у вакуумі. Ці пастки називаються пастки пенінга. Це спеціальні вакуумні камери, всередині яких створено дуже потужні магнітні і електричні поля. Вони працюють як певні невидимі стіни. Вони тримають оці западені антипротони в паражнечі. вони не дають їм наблизитися до це до країв нашого контейнера тощо. Це складна технологія. Це надзвичайно складна технологія. Будь-яка нестабільність нашого поля і все, антиматерія зникає. Саме тому навіть зараз ми можемо зберігати лише мікроскопічні кількості антиматерії і лише протягом невеликого часу. От я казав 17 хвилин - це одне з найкращих досягнень зараз. І це, і те дуже багато. І це лише передова наука. Більше ніж хвилини. На жаль, це абсолютно неможливо. І часто густо, якщо ми дивимося якесь сучасне кіно, то вчені, фізики, які на це дивляться, їм залишається лише робити оце фейспа, що вони показують взагалі. Наприклад, якщо ми кажемо про фільм Янголи і демони за романом Дена Брауна, то там антиматерія виглядає як якась така яскрава капля світла, яка там левітує в невеликому скляному контейнері. Герої бігають з тим флаконом там вулицями Рима. Вони намагаються врятувати Ватикану від страшного вибуху, коли в цьому контейнері розрядиться звичайна батарейка. Ну, це чиста голівудська фантазія, починаючи від того, що там фігурує 0,25 г антиматерії. От щоб накопичити 0,25 г сучасними таглутнологіями, тому самому ЦЕРНУ, нам потрібно десь там 2 млрд років безперервної роботи прискорювачів. В нас немає ніяких 0,25 грав. І справжня пастка для антиматерії - це не якийсь скляний контейнер. Це величезна установка. Вона має вагу там кілька тон. Вона має величезні надпровідні магніти. Вона охолоджується рідким гелієм. Носити її в руках як ліктарик неможливо. Крім того, антиматерія взагалі не світиться. У фільмі для того, щоб це виглядало певним чином ефектно, щоб глядач відчував небезпеку, туди дали звичайну лед підсвітку. В реальності антеречна нічим не відрізняється від звичайної. Поки вона не торкнеться стінок, ви не дізнаєтесь, що це антиречовина. Отримати 0,25 г в об'ємі невеличкої капсули абсолютно нереально. Частинки антиречовини, вони б миттєво відштовхнулися одна від одної. Вони б миттєво провзаємоділи стінками, анігілювали. Жодне магнітне поле не змогло б їх утримати в такому компактному стані. Тому найбільше досягнення сучасної науки - це створення окремих антиатомів, того ж самого антигідрогену, антиводню. Це антипротон плюс антилектрон, тобто позитрон. Такі системи дійсно створюються. Такі системи дійсно утримуються в пастках, але це не антиречовина в банці. Це одиничні атоми. Вони існують окремі секунди, окремі хвилини. Вони не служать для якихось там практичних задач. Це чисто перевірка фундаментальних законів нашої природи. Все. Отже, станом на сьогодні ми дійсно можемо створювати антиматерію. Ми можемо її виявляти, ми можемо її тимчасово зберігати, але у неймовірно малих кількостях за колосальну ціну, з величезними технологічними труднощами. І саме тому будь-які такі історії про контейнери з антиматерії, ну, це поки що майже не наукова фантастика. Але тут виникає наступне запитання. Якщо антиматерія настільки дорога, настільки складна, її важко виробляти, важко зберігати, навіщо взагалі фізики з нею працюють? Чи є взагалі у антиматерії якісь реальні застосування? І відповідь тут двояка. А насправді, якщо ми кажемо про практичні застосування антиматерії, то вона вже використовується. І існують реальні медичні процедури, де всередині людини, яка проходить цю процедуру, відбувається анікеляція. Але водночас майже всі інші ідеї щодо його її застосування залишаються станом на зараз, на жаль, лише теоретичними. І будь-яких інженерних застосувань ми ще не маємо і скоріш за все не будемо мати. Єдина сфера, де антиматерія сьогодні реально працює - це медицина. Е-е, я маю на увазі так звану ПЕТ. Це позитрон емісійна томографія. Е-е, в цій томографії використовується не антиматерія в цілому, а одна конкретна античастинка позитрон. Той самий позитрон, який Андерсон відкрив ще у 1930 роках. Як це працює? Якщо казати дуже наочно, то у нас в тіло пацієнта вводиться певний радіофармацевтичний препарат. І цей препарат випромінює позитрони. Зазвичай це певна модифікована глюкоза. Вона містить ізотоп, так званий втор 18. Цей ізотоп дуже нестабільний і в процесі свого розпаду він випромінює позитрони. От ці самі античастинки електрона. Коли цей втор випромінює їх всередині нашого організму, ці позитрони пролітають дуже невелику відстань. Ну, десь там 1 мм, може менше. Вони зустрічають перший ліпший електрон нашого тіла. Вони стикаються і аннигелюють. Їх енергія перетворюється на гамаквант. Виникає спалах, навіть не один. Виникає два гамакванта, які розлітаються в двох протилежних напрямках. Навколо цієї людини існує певний сканер, сканер пет. Він фіксує ці гамакванти. Якщо вони летять у різні боки, то комп'ютер точно може порахувати точку, де саме всередині нашого організму відбулася аннігіляція з величезною точністю. Це дозволяє лікарям не просто побачити картину органів в цілому, як при магніторезоначній томографії чи при рентгену, а саме побачити обмін речовин в реальному часі. Ну, наприклад, це використовується в онкології для досліджень. Ракові пухлини споживають глюкозу значно швидше, ніж клітині здорові. Тому вони буквально світяться на моніторі через дуже інтенсивну аннігіляцію античастинок всередині цих ракових клітин. І пет позатронна емісійна томографії якраз і дозволяє бачити ці метаболічні процеси, виявляти пухлини, виявляти їх на досить ранніх стадіях. Вона використовується в тому числі до для дослідження роботи мозку. Це дуже складна процедура, це дуже коштовна процедура. Головна складність оцієї пет-дідіагностиці полягає у тому, що препарат, який використовується втор 18, це не той препарат, який можна там декось там тримати в руках. Він тане. Його період напіврозпаду приблизно 110 хвилин. Це означає, що кожні дві години ефективність цього препарата зменшується вдвічі. От уявіть собі, о 9й ранку ви його виготовили, 11 ранку 50% активності, 13 година 25%. До вечора він взагалі стає практично марним. Тому центри такої томографії зазвичай зв'язані з певними радіаційними інститутами. І препарат цей виробляють штучно в цьому інституті, в певній лабораторії. Його треба швидко доставити в певну клініку, ввести пацієнту, поки він ще світиться. Далі там просто не залишиться тих позитронів. Е, цей втор знов таки неможливо знайти десь в природі. Він нестабільний, його створюють. Для цього існують певні прискорювачі. Вони називаються циклотрони. Це, знов таки, величезна, це дуже складна, це дуже коштовна устатовка. Вона десь тримається в певному, ну, назвемо це в бетонному вункері під землею. Вона бомбардує протонами спеціальну мішень, як правило, з якоїсь важкої води. Там є певні затопки СН 18. Не так вже важливо. Складна процедура, коштовна. В Україні існують такі пед-центри. Е, у всьому світі, наскільки мені відомо, їх, ну, трохи більше ніж 1000. Я точно знаю, що такий центр, така установка існує в київській лікарні Фіофанія. Мені здається, така ж установка існує в Київському онкологічному центрі, може десь ще в якихось приватних лікарнях, я не впевнений. Е, кожна така установка, це коштує приблизно там 5-10 млн доларів. І вони лише потрібні для того, щоб виробляти оцей втор, який потім створить антиелектрони, позатрони, які будуть анігілювати в тілах пацієнта, які будуть досліджуватися тими сканерами. Звичайно, що від такої ангіляції пацієнт не вибухає. Це не те, що в нас ввели антиматерію, бабах, нас вже немає. Під час тієї анігіляції анігілюються лише трильйонні частки грама прозоронів. Енергія такого зіткнення настільки мала, що її можуть відчути лише дуже чутливі сенсори. Наші тканини її майже не відчувають. Так, певна радіація є, але сумарна доза такої процедури, ну, вона як там при комп'ютерній томографії, при рентгені, при тривалому аперельоті, так, не те що зовсім безпечно, але цілком допустима. Для того, щоб стався хоча б якийсь там невеличкий вибух, потрібно в мільярди разів більше антиречовини. Тобто медицина в цьому плані досить безпечна і те, що щось анігулює всередині нашого організму, це цілком нормально. В медицині використовуються окремі одиничні античастинки, які хоч і анігілюють майже відразу, але не створюють нам якоїсь там великої небезпеки. А от коли ми кажемо про енергетику, коли ми кажемо про зброю, то там масштаб принципово інший. І тут, на жаль, залишається лише місце для певних наукових фантазій. Якщо ми кажемо з теоретичної точки зору, то антиматерія - це ідеальне паливо, анігіляція - це стовідсоткове перетворення маси спокою частинки в її енергії. Для порівняння, навіть термоядерний синтез дуже потужний. Воднева бомба. Це лише перетворення 0,7% маси в енергію. Жоден інший процес, ані хімічних, ані ядерних, ані термоядерних, не дає такої ефективності, як анігіляція. І в цьому сенсі анігіляція - це абсолютна межа. Це межа, до якої може лише пракнути будь-яка енергетична технологія. Саме тому антиматерію досить часто згадують, коли ми, наприклад, кажемо про потенційні міжзоряні польоти. На папері це виглядає дуже красиво. У нас є невеличка маса палива, у нас є максимальна енерговіддача, у нас є можливість досягати величезних швидкостей. Концепція використання антиматерії для якихось міжзоряних подорожей, вона реально досліджувалася. Вона була об'єктом дослідження науки, мабуть, з середини XX сторіччя. Один з піонерів, хто займався цією тематикою, був Ойген Зенгер. І він ще в 1950 роки пропонував ідею так званої фотонної ракети, яка працює на анігіляції електронів, позатронів. У 1980х роках цією проблематикою займався Роберт Форвард. Він описав більш детально проекти двигунів для антипатонів. Е-е, це б потенційно дозволило розігнати певний корабель до швидкості там 10%, 40% від швидкості світла. Це дуже багато. У нас існують сучасні дослідження NASA. У нас є так званих нік NASA Institute for Advanced Concepts. Вони дійсно і зараз продовжують вивчати можливість створення антиматеріальних таких вітрил, якихось мікродвигунів. Хоча головною проблемою залишається не фізика процесу, а колосальна вартість виробництва антиматерії і те, що ми її не можемо виробляти у великих кількостях. І навіть я колись ще у студентські роки, коли приймав участь у Всеукраїнському турнірі фізиків, здається, це був турнір 2005-2006 років, я тоді розв'язував і доповідав задачу, де треба було обрахувати максимально ефективну технологію для фотонного двигуна. Якщо я правильно пам'ятаю, то задача називається по променю світла, помчавши вперед. Ну і як людина, яка розуміє фізику, тоді якраз як джерело енергії для цього двигуна, я взяв антиречовину. Я там описав, як можна створити спеціальні дзеркала для гамаванців, описав геометрію, описав фізику цього процесу. Е, але навіть тоді я чудово розумів, що це лише теоретичні обрахунки. І коли я на турнірі доповідав цю задачу, мені багато судей знизили оцінку, бо вони сказали: "Ваша модель, звичайно, що гарна, але де ви збираєтеся цю антечовину брати?" Ну, я з суддями і зараз не погоджуюсь. Я вважаю, от яка задача, таке рішення. Задачі не було потрібно сконструювати. Задачі було потрібно продемонструвати максимальну ефективність. Мені здається, що я саме з демонстрацією максимальної ефективності тоді впорався. Наша команда тоді дійшла до фіналу. Ну, ми не перемогли. Наша команда перемогла, здається, наступного 2007 року, але тоді я вже займався підготовкою диплому. Тоді вже я відійшов від гри на турнірах. Потім я став суддєю на турнірах, потім керівником команди, займався багато років. Ну, але це вже зовсім інша історія. Давайте повернемося все ж до антиматерії. Якщо ми кажемо про антиматерію, як про паливо для певних міжзоряних кораблів, як про джерело енергії, то у нас є три фундаментальні проблеми. Проблема перша: виробництво. Ми просто не вміємо виробляти багато антиматерії. Ми не вміємо робити це з великим коефіцієнтом корисної дії. Ну, хоча б щось близьке до одиниці, 50%, 10%. Витрати зараз на створення антиматерії перевищують користь у мільярди разів. З таким коефіцієнтом корисної дії казати про якесь реальне паливо абсолютно недоречно. Друга проблема- зберігання. Як я вже казав, утримувати навіть незначні кількості антиматерії надзвичайно складно. Утримувати значні кількості - це задача, яка далеко виходить за межі сучасних технологій. Ми це просто не вміємо. І третя проблема - контроль. Анігіляція - це надзвичайно жорсткий процес. Керувати цим процесом так, як ми керуємо там певним горінням, певними хімічними реакціями, навіть як ми керуємо ядерною реакцією, ми ще не вміємо. Це ядерну реакцію можемо загальмувати, прискорити, анігіляцію ні. Якщо вона вже розпочалась, то вона буде йти і ми нічого тут не можемо зробити. Саме тому антиречовина, як енергія для певних космічних кораблів, поки що залишається лише фантастикою. Так само фантастичним залишається і інше застосування антиматерії, а саме антиматерія як зброя. Е, якщо ми кажемо про концепцію, то тут все очевидно. Антиматерія під час аннігіляції дає колосальний вихід енергії з дуже малої маси. Саме тому ідея зброї з антиматерії, ідея вибуху анігіляційного виглядає дуже привабливо, але є великі але. Будь-яка зброя передбачає стабільності, передбачуваності, компактності, безпеки для того, хто її створює. Антиматерія не задовольняє жоден з цих пунктів. Вона нестабільна. При будь-якому контакті з речовиною вона відразу вибухає. Вона вимагає складних пасток. Вона не допускає зберігання про запас. Крім того, навіть якщо ми порівнюємо антиматерію, процес анігіляції зі звичайним ядерним чи термоядерним синтезом, різниця у ефективності [прочищення горла] вражає. Але багато це чи небагато - це питання масштабу. Якщо ми візьмемо формулу, фундаментальну формулу Айнштейна для розрахунку = MC², то ми можемо побачити, що у порівнянні з термоядерним синтезом анігіляція ефективна приблизно у 140 разів більше. Тобто 1 кг антиматерії, ну, плюс 1 кг звичайної матерії, бо вони повинні про взаємодіяти між собою, дасть стільки ж енергії, скільки 280 кг термоядерного палива. Чи багато це, чи мало? От ви можете перед собою побачити таблицю, як звільняється енергія, яка кількість енергії звільняється при різних типах перетворень. Ядерний поділ приблизно 0,1%, лише мала частинка енергії в зв'язку. Термоядерний синтез, коли ми маємо дейтерій третій 0,7% значно потужніше, але все ще менше ніж 1%. Коли ми кажемо анігіляція 100%, вся маса, вся речовина перетворюється на опміння. І хоча цифра у 140 разів потужніше звучить приголомшиво, вау, супер. У масштабах стратегічного озброєння це зовсім не є чимось критичним. Це зовсім не є чимось, що виправдовує наші витрати. Для створення хоча б одного грама антиматерії нам знадобляться мільярди років установок типу сучасного церна, великого дронного колайдера тощо. Це квадрильйони доларів. Щоб створити 140 кг звичайного термоядерного палива, нам не потрібно майже нічого. Вони можуть бути запущені звичайною ракетою. Їх зберігати набагато простіше, ніж втримати 1 кг антиречовини в певній пастці. Сучасні беголовки для ракет, для ядерної зброї і так вже достатньо компактні. зменшення ваги у 100 разів, але при цьому з додаванням ризиків, що це все самознищиться при будь-якому збої, у будь-якій магнітній пастці, ну, воно просто не варто того. Тому на практиці, звичайно, що зброя з антиматерії, зброя, яка використовує анігіляцію - це не інженерний проект. Оця перевага у 140 разів, перевага аннігіляції над термояатрним вибухом - це не суттєве щось на фоні того, що ми не маємо можливості безпечно і дешво це виробляти. Ми не маємо можливості контролювати, ми не маємо можливості зберігати. Так що лякатися анігіляційних бомб нам абсолютно не варто. Вже зараз людство має термоядерних бомб достатньо, щоб знищити себе кілька разів. І яка різниця, знищимо ми себе 10 разів чи 100 разів термоядерним чи англіаційним, немає жодної різниці. Таким чином, ми можемо резюмувати, що станом на зараз антиматерія вже використовується в медицині, але у всьому іншому вона лише є об'єктом фундаментальних досліджень. Вона лише теоретично розглядається як певне джерело енергії, але водночас вона залишається надзвичайно дорогою. Вона залишається технологічно недосяжною у великих масштабах. Вона практично непридатна для більшості практичних завдань. І тут, насправді, я б хотів перейти трохи від практики до найбільш глибоких проблем фізики і до питання, яке станом на зараз, мабуть, дуже далеко від вирішення. Питання це досить просте: а чому взагалі антиматерії навколо нас немає? Чому наш світ майже повністю складається з матерії? Де антиматерія? Чому ми її змушені виробляти в таких маленьких кількостях? Замість того, щоб полетіти кудись в космос і там просто і набрати жменями, як ми можемо набрати будь-яку іншу речовину. Ми не можемо знайти антиматерію десь у космосі. Ми не можемо її використовувати. Все, що ми бачимо, всі ті галактики, всі ті зірки, всі весь цей міжзоряний газ - це суто матерія. Космічні промені - це майже повністю матерія. Якби десь в космосі існували області антиматерії, ми б це неминуче помітили. От на межі між цією областю матерії і антиматерії обов'язково відбувалась ранігіляція. Ми бачили характерне гамопромінювання, а ми цього не бачимо. Це означає, що у великих масштабах всесвіт майже повністю складається виключно з матерії. Антиматерія в нашому світі майже повністю відсутня. І це дуже дивно. Якщо ми кажемо про фундаментальні закони фізики, то вони нам кажуть, що якщо народжується частинка, поруч з нею повинна народитися античастинка. Якщо з'являється хвиля, поруч з нею повинна з'явитися закладена. Квантові поля не віддають перевагу матерії. У формулах не існує якоїсь такої магічної кнопки. От створити більше протонів, ніж антипротонів, створити більше електронів, ніж позитронів. Такого немає. Згідно з усіма нашими розрахунками, згідно з усіма законами квантової механіки, квантової теорії поля, в момент, коли народився наш всесвіт, під час великого вибуху, коли все тільки утворилося, відбулося перетворення енергії на матерію, і вона могла створювати як гребні хвиль, так і западини. Якщо ви штовхаєте воду вгору, десь має з'явитися та ж сама западина. Це означає, що в першій миті існування нашого всесвіту кількість речовини і антиречовини була абсолютно однакова, один до одного співвідношення. Уявіть от всесвіт, який тільки що народився. Це океан киплячих полів. Він неймовірно щільний, він неймовірно гарячий. кожну секунду, навіть не секунду, кожну долю секунди, наносекунди, пікосекунду, фемптосекунду, в ньому народжуються мільярди хвиль антихвиль. Вони миттєво накладаються одна на одного. Вони зникають. Вони знов народжуються, знов зникають. При цьому матерія і антиматерія майже завжди народжуються у абсолютно рівних кількостях. Кожен гребінь падає в западину, вони аннігілюють, перетворюються на чисте світло, все зникає. І от якби цей баланс був ідеальним, то вже через мить після великого вибуху наш всесвіт перетворився в абсолютно порошній океан, в якому існує тільки світло. Жодних зірок, жодних планет. Нас з вами також не існує. Тільки оця ідеальна гладка поверхня води, електромагнітного поля, світла, де немає ані матерії, ані антиматерії. Але це не так. Ми є, ми існуємо, ми світло. Я розповідаю зараз цю лекцію. Ви мене, сподіваюсь, що слухаєте. Це означає, що баланс між матерією і антиматерією був порушений. Ми бачимо всесвіт, в якому матерія чомусь вижила, а антиматерії чомусь немає. Причому, як показують сучасні обрахунки, ми живемо у світі залишків. За сучасними уявленнями в ранньому всесвіті після великого вибуху приблизно на 1 млрд частинок матерії було 999 частинок антиматерій. І оця одна зайва частинка - це все, що нас складає, бо всі решта анігілювали. Оцей мільярд майже повністю аннігілював. Він став світлом. І лише ця одинична зайва частинка, вона стала всім, чим є наш сучасний всесвіт. Тобто наш весь всесвіт - це 1на мльярдна від того, чим він був на початку. Це крихітна похибка 1 на мільярд, але саме вона створила нас з вами. Ми всі - це наслідок дуже малого перекосу, коли матерії було трохи більше, ніж антиматерії. От всі галактики, сонце, ми, всі - це отой самий один зайвий гребель, який не знайшов якусь западину, щоб зникнути. Весь інший мільярд просто зник. Від нього залишилося лише фонове випромінювання. І саме аналізуючи це випромінювання, кількість фотонів в цьому випромінюванні, ми якраз і бачимо, що їх в мільярд разів більше, ніж частинок. І ми якраз і робимо висновок, наскільки багато було речовини і скільки було антиречовини. Ця відмінність в одну мільярдну називається баріонною асиметрією всесвіту. І навіть цей перекос важко пояснити просто випадковістю. Закони фізики симетричні відносно матерії і антиматерії, але при цьому всесвіт несиметричний. І між цим існує досить велике протиріччя. Тобто або ми щось принципово не розуміємо в фундаментальних законах нашої реальності, або в ранньому всесвіті діяли якісь механізми, які порушили симетрію. які по-іншому діяли на речовину і антиречовину, хоча б на 1 млрдну. Наука вже досить тривалий час намагається зрозуміти, як саме всесвіт обрав матерію, які механізми могли створити оцей хоча б і мізерний, але вирішальний перекіс, як океан міг, ну, так би мовити, схибити. У 1967 році відомий фізик, лауреат Нобелівської премії миру Андрій Дмитрович Сахаров сформував три умови. за яких могла виникнути речовина у більшій кількості, ніж антиречовина. І речовина могла б, так би мовити, перемогти. Що це за умови? Перша умова, це так зване порушення баріонного числа. Тобто має існувати певний процес, який створює більше гребенів, ніж з опадин просто з повітря. Друга умова - це порушення так званих С і СП симетрій. Ну, що це таке, я згадаю трохи далі. І третя умова - це вихід із теплової рівноваги. Океан мав бути дуже штормовим. Він мав дуже швидко розширитися, щоб частинки просто не встигли знайти собі антипари. Ці умови і зараз не досі пояснені. І я хочу більш детально зупинитися на другий з тих умов, а саме на порушенні симетрії. Що таке взагалі симетрія? Якщо ми кажемо про наше повсякденне життя, то симетрія - це дуже проста ідея. Якщо у нас є певна гра і правила цієї гри не змінюються, якщо ви міняєте місцями двох кравців, це симетрія. Якщо ви рухаєтеся по дорозі і дорога виглядає однаково, незалежно від того, чи рухаєтесь ви вперед, чи назад, це теж симетрія. Симетрія - це коли правила не залежать від точки зору. В рівняннях квантової теорії поля це означає, що матерія і антиматерія поводяться між собою абсолютно рівноправно. Якщо виникає хвиля, то виникає і дзеркальна антихвиля. У нас немає якихось законів, які кажуть, що якась з них краще. Фізика не надає переваги жодній стороні. Це симетрія між матерією і антиматерією. А так зване порушення полягає у тому, що ця симетрія не ідеальна. От уявіть собі, що ви стаєте перед дзеркало, ви піднімаєте праву руку, ваше зображення піднімає ліву. Ви моргаєте лівим оком, воно правим. Все симетрично. А тепер уявіть собі, що ви підняли руку, а ваше зображення зробило це на мілісекунду пізніше. або підняло руку на трохи іншу висоту, або підняло руку у трохи іншим кутом. Це означає, що дзеркало не ідеально. Це означає, що симетрія трохи порушується. І фізики з'ясували, що деякі частинки, ну, наприклад, там камезони, вони поводяться саме так. Коли воно розпадаються, вони роблять це трохи по-іншому, ніж їх античастинки. Природа, ну, трохи, так би мовити, більш віддає симпатію звичайній речовині, ніж антиречовини. Хвиля гребінь трохи довше тримається або з'являється трохи частіше, ніж хвиля западена. Це означає, що матерія і антиматерія поводяться майже однаково, але не зовсім. У дуже рідкісних процесах матерія має мікроскопічну перевагу, трохи більшу ймовірність вижити. І саме ця мікроскопічна перевага могла певним чином накопичитися і могла певним чином стати тим, що створило наш світ з матерії і антиматерії. Ми знаємо про це порушення. Його виявили досить давно. Його виявили майже 60 років тому. У 1964 році два відомих фізики Джеймс Кронін і Вальфіч. У 1980 році вони за це отримали Нобелівську премію. Але того, що ми знаємо, недостатньо, щоб пояснити той об'єм матерії, який ми бачимо. Воно дуже слабке. Тобто десь ховаються ще якісь фундаментальні помилки в дзеркалі, які роблять антиматерію трохи не такою, як матерія, але ми поки що не знаємо, де ми шукаємо. У нас є різні думки. В чому тут може бути справа. Одна з думок полягає у тому, що ключем до розуміння є нейтрино. Вчені, ну, підозрюють, що вони можуть перетворюватися на антинейтрийну і навпаки. І вони вважають, що, можливо, саме тут криється певна асиметрія між матерією і антиматерією. [хекання] Інша думка існує, що, наприклад, у електрона може бути якийсь депольний момент. Це це щось знов таки, що не знайдено. Ну, наочно це можна уявити, що вчені намагаються з'ясувати, чи ідеально круглий електрон. Якщо б він хоча б на йоту не круглий, а якийсь такий яйцеподібний, то це знов таки вкаже якісь нові закони фізики, які якось там зможуть пояснити нам перевагу матерії нати матерію. Поки що ми це не знайшли. Поки що відповіді не маємо, але ми розуміємо, що вона десь має бути. Десь є якась помилка, яка не дала речовини і антиречовини утворитися в рівних кількостях. І ми всі це результат цієї величезної помилки всесвіту. Вся наша логіка, вся наша фізика намагається зараз зрозуміти от чому оцей океан всесвіту вирішив залишити нас, а не залишитися ідеально гладким. Я не знаю відповіді на це запитання. Ну, мабуть, ніхто з сучасних фізиків не знає на це відповідь. Причому ця асиметрія - це не єдина дивина, яка пов'язана з антиматерією. Антиматерія має ще кілька дивних властивостей, які показують наскільки глибоко вона, так би мовити, вшита в структуру квантових полів. От до чого ми звикли. У нас є певний океан полів. У нас є хвиля гребінь - це речовина. У нас є хвиля западена - це антиречовина. Вони зустрічаються, вони взаємодіють, інтерферують, зникають, перетворюються на світло, на кама променя. В нас є електрон, у нас є позитрон. У нас є протон, є антипротон. кварк антикварк, частинка античастинка, збудження антизбудження. І здається, що так має бути завжди. Але природа виявляється іноді більш цікава, ніж ми це собі уявляємо. Е, виникає досить цікаве питання: чи можуть існувати частинки, які є одночасно і гребен, і запариною? Тобто частинки, які є одночасно античастинками самі для себе? Якщо казати відповідь на це запитання формально, то вона звучить так: "Для всіх квантових полів існують антизбудження, але це не означає, що для всіх частинок існують античастинки, тому що для одних частинок ми маємо антиверсію, яка відрізняється, а в деяких випадках частинка і античастинка - це те ж саме. І давайте почнемо, мабуть, з того, що ми бачимо щодня весь час, з чим ми взаємодіємо весь час. Це світло. От фото. Фотон - це збудження електромагнітного фоля. І у фотона немає античастинки. Ну, якщо казати більш коректно, то сам фотон є античастинкою сам для себе. Якщо ми знов таки повертаємось до нашого океану, то ми можемо уявити хвилю не як щось, що піднімає воду вгору чи вниз, а як щось, що змушує її вібрувати особливим чином на місці, не піднімаючи і не опускаючи. Якщо ви перевернете таку хвилю догори ногами, вона виглядатиме абсолютно так само. Тобто фотончастинка, фотонтичастинка, вони ідеально збігають між собою. І це є одним і тим самим. Фотон не має електричного заряду. Він нейтральний, він не відчуває різниці між матерією і антиматерією. Саме тому, коли електрон і позитрон, протон і антипротон анігіються, вони перетворюються на фотони. Світло - це, так би мовити, спільна мова, якою розмовляють обидва світи: світ матерії і світ антиматерії. Коли я читав лекцію про гравітацію, я згадував, що гравітація теоретично може мати свої кванти, так звані гравітони. Якщо вони дійсно існують, то вони мають бути чимось схожим на світло. Більша частина вчених вважає, що гравітон, як і фотон, є своєю власною античастинкою. Ну, гравітація, так би мовити, просто викривлює океан, але це викривлення, воно не знає, чи воно матеріальне, чи воно антиматеріальне. Але сам факт існування гравітонів насправді досить сумнівний. І я не думаю, що людство в найближчі роки, десятки, може навіть і сотні років зможе дізнатися, чи дійсно існують гравітони, не кажучи вже про те, чи існують античастинки до гравітонів, антигравітони, але в принципі коли-небудь можливо це буде знайдено. І скоріш за все антигравітони і гравітони, якщо вони існують, це теж саме. Але якщо зі світлом все зрозуміло, з гравітацією незрозуміло взагалі нічого, то коли ми кажемо про частинки матерії, про електрони, кварки тощо, то тут стає все набагато складніше. Е, у 1937 році відомий італійський фізик-теоретик Еторре Майорано висловив ідею, що можуть існувати частинки матерії, які є власними античастинками. Ми такі частинки називаємо зараз теоретичними ферміонами Майорана. Майоран був генієм. Дехто навіть вважає, що це була людина рівня там, не знаю, Ісаака Ньютона, яка була здатна перевернути світ. Але при цьому він був дуже загадковою людиною. Невдовзі після свого відкриття у віці 31 рік він сів на корабель, поплив кудись і просто зник. Він зник назавжди. Він не залишив жодних слідів. Ми і зараз не знаємо точно, що з ним трапилося. Існують, знову таки різні ідеї. Його зникнення вважається однією з найбільших таємниць в історії науки, але його ідея залишилася, живе далі і продовжує, так би мовити, турбувати думки фізиків. [сопіння] Е, колись дуже давно, у 2008 році я був на конференції з фізики каналювання, яка проходила в місті Ерічі на Сицилії. І ця конференція була під підтримкою Еторе Майorana Foundation. Це італійська наукова фундація, яка названа на його честь, яка якраз і займається підтримкою наукових досліджень. Вона збирає велику кількість науковців, вона збирає багато нобелівських лауреатів. Це такий собі локальний центр науки, в тому числі присвячений пам'яті цього вченого. Там, в тому числі, були лекції, розповіді, доповіді про нього. І одна відома цитата, яку колись про нього сказав Енкофермі. Я її прочитаю мовою оригіналу. There are many categories of scientists, people of second and third rank who do their best but do not go very far. There are also people of first class rank who made great discoveries fundamental to the development of science. But they are the genius like Galile and Newton. Well, a Tor Myana was one of them. Тобто дійсно він вважається одним з найбільш геніальних вчених фізиків. Ну, на жаль, через коротке наукове життя він не встиг, мабуть, багато чого відкрити, що міг би. Що з ним сталося? Чому він зник, що б він ще повідкривав, ми не знаємо. Але навіть за цей короткий вік він встиг залишити досить помітний слід в історії науки. Чи існують оті ферміони Майорана в реальності? Чи існують частинки, які одночасно є власними античастинками? Ми підозрюємо, що так. І головний кандидат в ці форміони майорана - це нейтрино. Нейтрино - це найлегша і, мабуть, найбільш невловима частинка матерії. Вона не має заряду, тому ми не можемо відрізнити нейтрино від антинейтрино досить легко. Якщо нейтрино - це частинка дірака, то у нього повинна бути окрема антиверсія, окремий гребінь, окрема запарина. Якщо нейтрийно - це частинка майорана, то вона є своїм власним двійником. І от кілька хвилин тому я казав, що чомусь у всесвіті матерії більше, ніж антиматерії. Якщо антинейтрино є власною античастинкою, то це якраз і може пояснити механізм, який дозволив оцьому океану полів переливатися з однієї форми в іншу на початку. Цей процес називається лептоногенезис. Якщо частинка може бути власною античастинкою, тобто бути собою і своїм ворогом одночасно, це порушує відомі нам правила і це дозволяє речовини з'являтися в більшій кількості, ніж антиречовина. Але, звичайно, що як завжди є велике але. Ми намагаємося ці фарміони майорана знайти. Е, існує кілька проектів, де шукаються подібні процеси. Е, зараз у підземних певних лабораторіях, ну, я знаю, що був проект так званий Герда. Це так званий The Germanium Detector Array for the Search of Neutronless Double B Decay. Він проводився в Італії. Я знаю, що мабуть і зараз в Японії працює проект Comland Zen, які шукають надзвичайно рідкісний процес, так званий безнейтринний подвійний бета-розпад. У цьому процесі два нейтрони в ядрі перетворюються на два протони і випромінюються два електрони, але без нейтрину. Ну, я не буду вдаватися в подробиці, але я скажу, що такий процес можливий лише тоді, якщо нейтрино є частинкою майора. І можна бути впевненим, що якщо фізики знайдуть цей процес, то це майже гарантує Нобелівську премію. Це буде означати, щоб ми нарешті зрозуміли механізм, чому наш всесвіт зроблений з матерією, а не залишився пустим океаном. Ми зрозуміли, звідки виникли ми всі з вами. Це чудово, це дійсно глибоко. І це, знов таки, не єдина дивина антиматерії. Давайте трохи зробимо крок в глиб і поговоримо про ще більш дивні речі. Ми поговоримо про інформацію, ми поговоримо про час і ми поговоримо про гравітацію антиматерії. Перше - це інформація. Коли відбувається анігіляція, ми говоримо: частинка і античастинка зникли. Вони перетворились на світло. Хвиля і западена провзаємодіяли, інтерферували і стали збудженням інших полів. Але слово зникло тут дуже небезпечно. У сучасній фізиці існує фундаментальний принцип: інформація не може зникати. А анігіляція, вона виглядає ніби так, ну, як інформація стирається. От було дві частинки: маса, заряд, спін. Вони провзаємодіяли, не залишилося нічого, крім фотонів. Куди поділися ця інформація? Е, якщо фізика коректна, а я думаю, що все ж таки фізика - це достатньо коректна наука, то вся інформація про оцю енергію, про імпульс, про різні квантові стани, вона певним чином закодована в інформації, яка випромінюється утімак квантів. Тобто, скоріш за все, анігіляція - це не стирання інформації, а це її певне перепакування. Ну, у нашій аналогії з морем хвилі зникають, але вся інформація про те, якими були ці хвилі, вони переходять у якісь нові хвилі в цьому океані. Проблема лише в тому, що ці хвилі, нові хвилі, вони надзвичайно складні, вони дуже заплутані між собою. Так що відновити стан, відновити цю інформацію ми майже не можемо. Тому скоріш за все інформація не зникає. інформація стає дуже складно захована, але в принципі теоретично скоріш за все можливо якось її відновити. Ну, просто цей процес для нас є недоступним. Інша дивна особливість антиматерії з'являється тоді, коли ми переходимо до теми часу. Ми знаємо, що частинка - це гребінь - [сміх] це хвиля вгору, а античастинка - це западина - це хвиля вниз. Але ще у 1940 роки два відомих фізики Ернст Штукельберг і Річард Фейман запропонували дивитися на цей океан під іншим кутом. Вони сказали: "А що, якщо антиречовина - це не просто дірка, це не просто западена? Якщо це звичайна речовина, але яка при цьому рухається назад у часі". Тобто западина - це гребінь, який подорожує з майбутнього в минуле. Якщо подивитися на рівняння, які описують ті процеси, то в цих рівняннях ми можемо змінити плюс на мінус, заряд на антизаряд. Ми можемо одночасно змінити минуле на майбутнє і рівняння залишиться незмінними. Тобто математично, якщо ми маємо електрон, який рухається вперед у часі, це те ж саме, що позитрон, який рухається назад у часі. От уявіть собі, що ви взяли камеру і ви знімаєте на відео ваш океан. Ви бачите, що по цьому океані якась хвиля, гребінь, електрон рухається зліва направо. Тепер ви запускаєте це відео в зворотньому напрямку, реверс. Ви бачите, як ця хвиля рухається справа наліво, але через законне збереження ви маєте її певним чином перевернути. Тобто ця хвиля вже буде виглядати як западена, яка рухається в протилежний бік. І в цьому розумінні анігіляція вже виглядає зовсім по-іншому. Тобто з точки зору цієї ідеї у нас є електрон. Він рухається вперед у часі, він зустрічає фотон, спалах світла. Потім після цього спалаху світла електрон розвертається і починає летіти назад в минуле. Тобто для нас, для тих, хто фільм дивиться тільки вперед, це виглядає нібито електрон і позітрон з зіштовхнулися і зникли. Але насправді це одна і та ж сама частинка, яка під час аннігіляції змінила свій напрямок у часі, паралельно змінивши свій заряд. Коли я нещодавно казав про причину асиметрії речовини і антиречовини, я згадував про так звану CP симетрію. Але у фізиці існує ще один фундаментальний закон, який називається CPT симетрія. Він каже, що весь наш всесвіт залишиться без змін, якщо ми змінимо три речі. Перше Charge. Якщо ми замінимо всі плюси на мінуси, всі позитивні заряди на негативні, Pity, якщо ми все відзеркалимо, якщо все ліве стане правим і навпаки. Time, якщо ми запустимо процес в зворотньому напрямку, в часі. Тобто зміна зарядів, зміна лівого з правим, парність і зміна часу - це теж симетрія. Це означає, що антраречовина - це і є ми. Тільки ми віддзеркалені і ми, що повертаємося з майбутнього в минуле. Ну, я не знаю, на побутовому рівні це звучить, я не знаю, як сценарій фільма Тенет Крістофера Нолина, але для квантової електродинаміки це повсякденна реальність. І коли Фейман розробляв цю ідею, його вчитель Джон Віллер зателефонував його одного разу і сказав таку божевільну гіпотезу: "Річарде, от я знаю, чому всі електрони у всесвіті мають однакові заряд, однакову масу і всі однакові між собою, бо це один і той самий електрон". От уявіть собі частинку, що весь час рухається зигзагами через час. Вона так гасає з минулого в майбутнє, як електрон. Потім вона анігілює в майбутньому вона розвертається, перетворюється вже на позитрон. як позитрон, вона рухається назад в минуле. Вона знов аннігілює, перетворюється на електрон, рухається вперед і так далі. І в кожен момент часу ми бачимо величезну кількість електронів, які насправді є однією тією ж самою частинкою. І ми повинні бачити величезну кількість позитронів, які є тією ж самою частинкою, тим самим електроном, який рухається назад у часі. Е, це так звана модель одноелектронного всесвіту. Тобто це ідея, що весь наш світ складається з єдиного електрона, який весь час подорожує з минулого в майбутнє, з майбутнього в минуле як електрон, як позитрон, розгортаючись весь час. Ну, звичайно, що це був більше жарт, ніж реальна фізична теорія. Вчені розуміли, що це певним чином є перебільшення. Ну, у нас є значно більше електронів, ніж позитронів. Якщо б це було так в реальності, то ми бачили б однакову кількість електронів і позитронів, а ми це не бачимо. Але сама ідея, що антиречовина - це певний реверс часу, вона залишилася в основі науки. Ну, виникає, що, звичайно, цікаве запитання. Якщо антиречовина - це щось, що рухається з майбутнього в минуле, то чи можемо ми її використовувати для того, щоб передати самим себе в минуле якесь повідомлення? На жаль, ні. На жаль, природа встановила певні запобіжники, навіть якщо на мікрорівні частинка, ну, пам'ятає в лабках майбутнє, на нашому макрорівні закон причинності є непорушним. Інформація не може подорожувати назад у часі. Ми не можемо змінити наше минуле. Так що, на жаль, навіть якщо антиматерія - це матерія, яка рухається назад у часі, це не машина часу, яку б ми могли якось створити. Антиматерія виступає як дзеркало. Вона нам демонструє, що наша інтуїція про час - це властивість макроскопічного світу. Це не базовий якийсь закон реальності. І нарешті останнє, про що я б хотів розказати дивного про антиматерію - це гравітація. Ми довгий час були впевнені, що антиматерія веде себе в гравітаційному полі так само, як матерія. Ми знаємо, що гравітація - це не просто сила, це не просто щось, що тягне нас до Землі. Згідно з загальною теорією відносності Альберта Айнштейна, гравітація - це викривлення оцього дна нашого океану. Це викривлення простору часу. Воно лише проявляється для нас як дія певної сили. Масивні об'єкти типу нашої землі чи Сонця, вони створюють певний прогин в цьому океані. І виникає цілком логічне запитання. От якщо звичайна хвиля скочується в цю яму, що буде робити антихвиля? Що буде робити западена? Що буде робити антиречовина? Чи може антиречовина бути антигравітацією? Чи може вона якось виштовхуватися вгору? Чи діє от на дірку в цьому океані викривлення дна так само, як і на гребіт? Довгий час теоретики сперечалися. Якби ми дійсно виявили, що антиречовина, ну, скажімо так, падає вгору, то це означає, що ми б нарешті створили спосіб створити антигравітаційний двигун. Крім того, це б нарешті означало, що теорія відносності не така ідеальна, що її треба переглянути. Можливо, це ключ до квантової гравітації чи до чогось ще. У нас би з'явилося пояснення, чому антиматерії немає у всесвіті. Можливо, вона просто відштовхнулася. Можливо, вона просто відлетіла кудись в інші частини всесвіту. Але перевірити це було надзвичайно складно. Гравітація - це найслабша взаємодія в нашому всесвіті. От магнітне поле від маленького магнітика на вашому холодильнику сильніше, ніж гравітаційне поле землі, бо він не падає, він тримається. Якби воно було слабше, він би відразу впав. Античастинки мають заряд і будь-яке, навіть мізерне магнітне поле, навіть мізерне електричне поле в лабораторії штовхає їх в мільйони, в мільярди, в трильйони разів сильніше, ніж сила тяжіння. Тому досить довго нікому не давалося знайти відповідь на це запитання. І головний прорив стався, знов таки в тому самому церні. Це була колаборація Alpha Antihydrogen Laser Fix Apparatus. Вона працювала над цим питанням понад 20 років. І нарешті у вересні 23го року керівник цієї колаборації Джефрі Ганст опублікував з колегами статтю, яка так називається: Observation of the effect of gravity on the motion of antimatter. Ну і я сподіваюся, що в цій статті вони поставили жирну крапку в цьому питанні. Що вони зробили? Вони збудували вертикальну магнітну пастку за вишки приблизно 3 м. Ну, це така собі магнітна пляшка. Е, вони створили біля 100 атомів антиводню оцих самих западин в нашому океані. І вони заморозили ті западини всередині цієї високої пляшки, всередині цієї труби. А потім вони дуже повільно, дуже поступово почали оці магнітні поля послаблювати. От уявіть собі, що ви тримаєте жменю піску десь там в кулаці і дуже повільно розтискаєте пальці. Ви далі дивитеся, куди полетіть пісок. В звичайному світі, звичайно, що він полетить вниз. В світі, де ми досліджуємо антиматерію, ми повинні подивитися, де саме відбудеться анігіляція, чи буде вона знизу цієї труби, чи зверху. І от коли вони провели це дослідження, то вони побачили, що біля 80% атомів антиводню пройшли через нижню частину пастки, тобто вони впали вниз. Це було перше в історії людства спостереження, що антиречовина дійсно падає вниз під тією земної гравітації. Причому прискорення її падіння виявилося таким самим, як прискорення падіння звичайної речовини 9,8 м/с². В межах погибки воно абсолютно таке ж саме, як прискорення падіння, я не знаю, яблука чи каміні чи чогось ще. І хоча ця група альфа G, вона першою оголосила про цей результат, зараз у ЦРНІ існують ще дві групи, які йдуть схожим шляхом. Це група AIS, Anydogen Experiment Gravity Inary Spectroscopy. Вони не кидають антиречовину, а вони вистрілюють антиречовиною горизонтально, як з гармати. А далі вони намагаються виміряти, наскільки сильно антиречовина просяде, коли цей промінь буде летіти під дію сили тяжіння. Це, знов таки, вистачає величезної точності. Ми говоримо про зміщення у кілька мікрометрів. Ну, але я сподіваюся, що і вони отримають той самий результат. Крім того, існує група GB, Gravitational Behavior of Hydrogen at rest. Е, вони планують використовувати йони антиводню, охолоджувати їх майже до абсолютного нуля за допомогою певних лазерів, а потім відривати зайвий позитрон. Вони дозволяють потім оцьому нейтральному антиатому впасти з висоти 20 см. І знов таки це має трохи коректніше дати значення прискорення вільного падіння. Але ніхто майже не сумнівається, що і вони отримають прискорення вільного падіння g, тому що скоріш за все гравітація діє на речовину і антиречовину майже однаково. І от коли я дивлюся на ці результати, коли я дивлюся на ці дослідження, це якраз приклад того, чим насправді займається сучасна передова фізика. І чому мені досить іноді буває сумно, коли я чую от що це за взагалі за українська наука така? Де нобелівські премії українських лауреатів? Ми виділяємо їм аж цілих 0,2% ВВП, дармоїди. Чого вони нічого не роблять? В той час, як в інших країнах, в тому ж Ізраїлі, наприклад, на науку виділяють 6% валового внутрішнього продукту. В Кореї теж 6%, в Сполучених Штатах 4%. Коли ми кажемо про Європейський Союз, то там в середньому 3%. І там, ну, ніхто особливо не скаржиться, що ці вчені там, не знаю, проїдають мільярди доларів, досліджуючи, як падає, з яким прискоренням падає антиречовина. Так, вчені і там не досить заможні люди, але чим відрізняється 0,2% від українського ВВП, від 4% від американського ВВП? Я думаю, що особливо пояснювати не треба. Сучасна наука неможлива без підтримки. Бізнес ніколи не буде підтримувати дослідження, чи падає антричовина вниз, чи падає антрачовина вгору. А без науки людство зупиниться. Наука створила все, що нас оточує. Як казав класик: "Ну, маємо те, що маємо. Це досить сумно. Реальна наука, на жаль, поки що в Україні передова наука не зовсім можлива, але сподіваюся, що в певних колабораціях і ми будемо працювати над такими дослідженнями. І ми будемо теж допомагати вченам відкривати глибокі аспекти нашого всесвіту. Але давайте все ж повернемося до антиречовини і гравітації. Е, відкриття, яке зробили в ЦЕРНІ, воно певним чином підтверджує слабкий принцип еквівалентності. Про цей принцип говорив ще Галілей, потім про нього говорив Айнщайн. У вакуумі всі тіла падають однаково, незалежно від того, з чого вони зроблені. Матерія, антиматерія, пір'їнка, каміння, прискорення абсолютно однаково. Це означає, що океан, в якому це все відбувається, він єдиний. Викривлення простору часу діють абсолютно однаково на всі типи збуджень. Немає різниці, це хвилька- гребінь, це хвилька западена. Вони абсолютно однаково рухаються по поверхні світу в одному і тому ж самому напрямку. Так що, на жаль, левітації, антигравітації на антиматерії ми не отримали. Але ми отримали ще одне підтвердження того, наскільки гармонійно, наскільки логічно влаштований наш всесвіт. Дзеркало виявилося майже ідеальним, навіть коли ми кажемо про питання тяжіння, навіть коли ми кажемо про питання гравітації. Причому навіть сам факт того, що ми були змушені це перевіряти, показує наскільки глибоким є це питання. Антиматерія знову і знову змушує нас перевіряти те, що здавалося б абсолютно очевидним. Вона весь час знаходиться десь на межі між тим, що ми добре розуміємо, і тим, де наші уявлення починають тріщати. І от тепер от після всіх тих там, не знаю, квандових полів, морів дірака, ангеляції, баріонної асиметрії всесвіту, симетрії їх порушень, часу, інформації, гравітації, давайте вже якось підведемо підсумки нашої сьогоднішньої лекції, що ми дізналися і чим насправді є антерачвана. Ми почали з того, що антиматерія не є речовиною навпаки. Це не є чимось, що існує остронь нашого світу. Антиматерія - це неминучий наслідок того, як влаштовані всі квантові поля. Ми побачили, що на фундаментальному рівні всесвіт - це не набір частинок, не набір кульок, а це система полів, які заповнюють весь простір. А частинки будь-які, це лише збудження цих полів. Це хвильки на поверхні певного моря. І якщо з'являється в нас певна хвилька, то структура поля вимагає, щоб існувала дзеркальна хвилька, антихвилька, антиречовина. Тому антиматерія не додається в матерію. Вона вшита в саму логіку квантової теорії поля, в саму логіку нашої реальності. В лекції ми простежили про те, як ця ідея з'явилася історично. От з рівнянь Дірака, з проблеми від'ємних енергій, як чисто математичне передбачення перетворилися на підтверджений факт. Ми розібрали, що таке анігіляція. Ми побачили, що це зовсім не знищення матерії. Це найбільш ефективне перетворення енергії спокою, маси спокою, в інші види енергії. Насамперед у світло, але, звичайно, що не завжди. Це не катастрофа. Це звичайний механізм перерозподілу збуджень між різними полями. А ми з'ясували, що антиматерію можливо створювати в лабораторіях, але це надзвичайно складно, це надзвичайно неефективно, це дуже дорого. Її важко не тільки виробляти, її важко утримувати. Будь-який контакт зі звичайною речовиною миттєво призводить до анігіляції. Ми побачили, що незважаючи на оці величезні складнощі, на цю велику екзотичність, антиматерія вже має реальні застосування, зокрема в медицині. Але, на жаль, от інші найбільш перспективні, та сама енергетика, космічні польоти, зброя поки що залишаються лише теорією. Ми обговорили, в чому проблема, в тому, що всесвіт майже повністю складається з матерії. Ми побачили, що проблема лежить в симетріях та їх порушенні. Закони фізики майже симетричні, але не ідеальні. І навіть от цей крихітний перекіс в ранньому всесвіті призвів до того, що після анігіляції залишилася невеличка, дуже мала 1 мльярдна надлишкова частина матерії, з якої потім виникло все, що існує. Всі галактики, всі зорі, всі планети, ми самі. Ми з'ясували, що відомі на сьогодні механізми порушення асиметрій не пояснюють повністю цю асиметрію. Тобто проблема залишається відкритою. Це одна з найбільших закладок сучасного світу. І, на жаль, відповіді на неї ми саном зараз не маємо. Ми побачили, що антиматерія буває зовсім різна. Деякі частинки мають власні античастинки, які досить сильно від них відрізняються. Деякі є античастинками самі до себе, а деякі можуть взагалі стирати межу між матеєю і антиматерією. І скоріш за все нейтрино є такими частинками. Ми торкнулись питання інформації, ми торкнулись питання часу, ми торкнулись питання гравітації, ми побачили, що анігіляція не знищує інформацію, а якось ховає її у взаємодії квантових станів. Ми побачили, що античастинки зручно описувати так, нібито вони подорожують назад у часі, але при цьому, на жаль, вони не можуть нам допомогти створити реальну машину часу. І навіть такі от банальні, очевидні речі, як гравітаційна поведінка антиматерії, мають обов'язково перевірятись експериментально. Отже, можна сказати, що антиматерія - це ключ до розуміння того, як влаштований наш всесвіт на найбільш глибокому рівні. Вона показує нам, що наша реальність симетрична, але не ідеальна. Вона дуже проста у формулах, але складна в наслідках. Вона значно менш інтуїтивна, ніж нам це здається з нашого повсякденного досвіду. І те, що ми взагалі існуємо, може бути наслідком лише надзвичайно малого, дуже непомітного порушення симетрії на самому початку існування нашого всесвіту після великого вибуху. І це означає, що відповідь на питання про матерію і антиматерію - це, в тому числі, відповідь на питання про походження нашого світу. Це відповідь на питання про наше власне існування. Ну і мабуть на цьому варто зупинитися. Сподіваюся, що вам було цікаво, що ви дізналися щось для себе нове. Дякую за увагу і до побачення. До нових зустрічей.