Ефим Балабанов - Ядерные реакторы

Получить антипротон значительно труднее, нежели позитрон. Для рождения пары электрон-позитрон нужен гамма-квант с энергией около одного миллиона электронвольт. Рождение же антипротона может произойти только при столкновении двух нуклонов. При этом должна затратиться энергия, равная двум миллиардам электронвольт.

Вполне естественно, что ученые пытались вначале найти антипротоны в космических лучах, где происходит столкновение ядерных частиц с колоссальной энергией. Однако найти следы антипротона в фотоэмульсии среди миллионов следов других частиц различной массы и энергии, конечно, очень трудно. Были найдены следы, которые, судя по многим признакам, должны принадлежать антипротонам. Но здесь могла быть и ошибка. Поэтому ученые обратились к мощным ускорителям, на которых получается очень много заряженных частиц с энергией в несколько миллиардов электронвольт.

Трудности получения антипротона усугубляются тем обстоятельством, что при столкновении нуклонов не вся энергия расходуется на рождение пары протон-антипротон. Большая часть энергии удерживается сталкивающимися нуклонами. Поэтому для рождения антипротона нужна энергия не менее четырех миллиардов электронвольт, если столкновение происходит между свободными протонами (или нейтронами), и больше пяти миллиардов электронвольт, если столкновение нуклонов происходит внутри ядра.

Протоны с такой энергией были получены в 1955 году на большом ускорителе — космотроне в Беркли (Калифорния), и это дало возможность группе американских физиков под руководством Сегре, Чемберлена и других в 1955 году получить антипротоны при бомбардировке быстрыми протонами медной мишени.

Физики уже не сомневались, что раз существует антипротон, то должен существовать антинейтрон. Его труднее обнаружить, потому что, как и нейтрон, он не регистрируется обычными счетчиками и не оставляет следа в фотоэмульсии. Но, помимо других отличий от обычного нейтрона, эта частица обладает еще способностью к аннигиляции. Это обстоятельство позволило ученым в 1956 году обнаружить и антинейтрон.

Открытие антипротона и антинейтрона, по-видимому, не сулит нам новых возможностей в получении атомной энергии. Но изучение новых элементарных частиц позволяет глубже познать само ядро, характер и свойства ядерных сил, а это очень важно для развития ядерной физики, техники и ядерной энергетики.

Сейчас, когда доказана возможность рождения антипротонов и антинейтронов, можно поставить вопрос о возможности существования различных антивеществ. Действительно, пока не найдено никаких фактов, которые противоречили бы этому. Антиводород в этом случае состоял бы из ядра — антипротона, вокруг которого движется один позитрон. Ядро атома антигелия должно быть построено из двух антипротонов и двух антинейтронов; вокруг этого ядра вращаются два позитрона и т. д.

Надо иметь в виду, что существовать одновременно в одном месте вещество и антивещество не могут. Произойдет аннигиляция протонов и антипротонов, нейтронов и антинейтронов, электронов и позитронов. «Выживет» только то вещество, которого в данном месте находится больше. Поэтому на земле, конечно, нет ни тяжелых античастиц, ни антивеществ. По-видимому, если современное представление о происхождении солнечной системы правильно, то Солнце и все планеты также состоят из обычного вещества. Относительно других звезд и звездных систем мы это утверждать не можем. Спектральные исследования света, приходящего от звезд, не могут пока дать ответа на вопрос, какое там находится вещество.

Обсуждается также возможность падения на Землю метеоритов из антивещества и его аннигиляции с земным веществом. Авторы предполагают, что это было в тех случаях, когда осколки метеоритов не удается отыскать, как, например, в случае с Тунгусским метеоритом. Такому предположению сейчас не противоречат никакие факты. Взрыв, который произошел на месте падения Тунгусского метеорита, можно, конечно, рассматривать как ядерный взрыв. Но хорошо известно, что это явление находит себе и другое вполне удовлетворительное объяснение.

Такие рассуждения сейчас, конечно, преждевременны. Возможно, что дальнейшее исследование свойств антипротонов и антинейтронов покажет нам, что устойчивые антивещества не могут существовать.

Деление урана.Чрезвычайно заманчивым является использование огромной энергии, освобождающейся в ядерных реакциях. Но не так легко практически получить эту энергию. Путем бомбардировки различных веществ заряженными частицами этого сделать нельзя. Атомные ядра составляют ничтожную часть объема вещества, и попасть в ядро значительно трудней, чем стрелку с завязанными глазами направить пулю в центр удаленной мишени. Из миллионов заряженных частиц лишь одна — две произведут ядерную реакцию. Остальные пройдут мимо ядер и потеряют свою скорость при взаимодействии с электронной оболочкой атомов. Даже очень большая энергия, выделяемая в одной ядерной реакции, не может восполнить потерю энергии на ускорение миллиардов заряженных частиц.