Антигелий (вещество)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Антиге́лий — антивещество, аналогичное гелию, с заменой всех элементарных частиц на античастицы. Иными словами, атом антигелия содержит в своём ядре два антипротона, его ядро имеет зарядовое число Z = −2. Поскольку существует два стабильных изотопа обычного гелия, различающихся числом нейтронов (гелий-3 и гелий-4), то должны существовать два стабильных изотопа антигелия, различающиеся количеством антинейтронов: антигелий-3 (3He, содержит один антинейтрон и два антипротона) и антигелий-4 (4He, содержит два антинейтрона и два антипротона). Нейтральный атом антигелия должен содержать также два позитрона, составляющих оболочку атома, однако в экспериментах создание неионизированного антиатома требует торможения антиядра, образующегося в высокоэнергетических ядерных реакциях, до низкой кинетической энергии и добавления к нему позитронов, что технически крайне сложно. Поэтому экспериментально наблюдались лишь полностью ионизированные атомы, то есть «голые» ядра антигелия.

Экспериментальное обнаружение[править | править код]

Экспериментальное наблюдение ядра антигелия в земных условиях сильно затруднено его мгновенной аннигиляцией при взаимодействии с обычным веществом. До сих пор все наблюдения производились только на ускорителях высоких энергий по трекам продуктов ядерных реакций, причём вероятность образования антиядра при прочих равных условиях уменьшается примерно в тысячу раз на каждый дополнительный антинуклон в его составе[1]. Однако в принципе не исключено обнаружение антигелия и космического происхождения.

Изотоп антигелия-3 впервые наблюдался в 1970 году группой Ю. Д. Прокошкина на протонном синхротроне У-70 в ИФВЭ. 70-ГэВные протоны бомбардировали алюминиевую мишень. Использовалась идентификация образовавшихся частиц по заряду и скорости. Из 2,4·1011 прошедших через установку частиц удалось выделить пять ядер антигелия-3, что соответствует сечению образования гелия-3 на ядре алюминия 2,0·10−35 см2/ср·ГэВ/c[2][3][4]. Открытие антигелия было внесено в Государственный реестр открытий СССР под № 104 с приоритетом от 28 января 1970 г.

Изотоп антигелия-4 был впервые зарегистрирован в 2010 году (результаты опубликованы в 2011) на ионном коллайдере RHIC. В столкновениях пучков ионов золота с энергией 200 ГэВ в системе центра масс детектором STAR были зафиксированы около 109 событий взаимодействия ядер. В 18 событиях наблюдалось рождение антигелия-4[1][5].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 Agakishiev H. et al. (STAR Collaboration). Observation of the antimatter helium-4 nucleus // Nature. — 2011. — Vol. 473. — P. 353—356. — ISSN 0028-0836. — DOI:10.1038/nature10079. [исправить]
  2. Ю. М. Антипов и др. Наблюдение антигелия-3 // Ядерная физика. — 1970. — Т. 12. — С. 311.
  3. Antipov Yu.M., Denisov S.P., Donskov S.V., Gorin Yu.P., Kachanov V.A., Khromov V.P., Kutyin V.M., Landsberg L.G., Lapshin V.G., Lebedev A.A., Morozov A.G., Petrukhin A.I., Prokoshkin Yu.D., Razuvaev E.A., Rykalin V.I., Shovalov R.S., Soljanick V.I., Stoyanova D.A., Vishnevsky N.K., Yetch F.A., Zajtzev A.M., Zhilchenkova G.D. Observation of antihelium-3 // Nuclear Physics B. — 1971. — Vol. 31. — P. 235—252. — ISSN 05503213. — DOI:10.1016/0550-3213(71)90228-8. — Bibcode1971NuPhB..31..235A. [исправить]
  4. К. Н. Мухин, О. О. Потаракин. Экзотические процессы в ядерной физике // УФН. — 2000. — Т. 170, № 8. — С. 855—897.
  5. Anti-Helium Discovered in Relativistic Heavy Ion Collider Experiment, Science Direct (April 25, 2011). Проверено 26 апреля 2011.