Антипротон
Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Антипрото́н — заряджена елементарна частинка, маса якої дорівнює масі протона. Заряд (—4,8*10-10 CGSE) і магнетний момент (—2,793 ядерного магнетона) А. дорівнюють цим же величинам у протона, але знаком протилежні. Згідно кваркової моделі адронів (див. Кварки), антипротон складається з трьох антикварків; двох u-кварків і одного d-кварка.
Антипротон був відкритий у лабораторії університету Берклі в 1955 році. Антипротон був уперше виявлений експериментально в 1955 О. Чемберленом (О. Chamberlain), Е. Сегре (Е. Segre), К. Вігандом (С. Wiegand) і Т. Іпсилантісом (Т. Ypsilantis) в університету Берклі ( За його відкриття Еміліо Сеґре й Оувен Чемберлен отримали Нобелівську премію з фізики 1959) на прискорювачі протонів з максимальною енергією 6,3 ГєВ. Унаслідок збереження баріонного числа народження антипротона повинне супроводжуватися народженням протона, тому для народження антипротона необхідно, щоб сумарна кінетична енергія частинок, що стикаються, в системі центру мас перевищувала енергію спокою пари протон-антипротон. Ця умова виконувалася на прискорювачі в Берклі для зіткнення протонів з ядрами мішені. Дослідження було поставлено таким чином. Пучок протонів з прискорювача падав на мідну мішень, в якій в результаті взаємодії протонів з ядрами міді народжувалися різні частинки. Магніти відбирали негативно заряджені частинки (переважно $π − $-мезони), відхиляючи їх у напрямі черенковських лічильників, що вимірювали швидкість частинок. Ототожнення частинки з антипротоном проводилося по величині її маси, яка визначалася із співвідношення між імпульсом (вимірюваним але відхиленню в магнітному полі) і швидкістю частинки. У досліді народжувалося декілька антипротонів на 1011 зіткнень протонів з мішенню.
У відсутність речовини антипротон, як і протон, з дуже високим ступенем точності стабільний. У речовині "час життя" повільного антипротона визначається швидкістю його анігіляції.
Кулонівська взаємодія між антипротонами і ядрами може викликати утворення антипротонних атомів - зв'язаних водневоподібних систем (див. Адронні атоми). На малих відстанях між антипротоном і нуклоном діють ядерні сили тяжіння, які можуть приводити до утворення зв'язаної системи антипротон-нуклон (баріонія). В результаті сильної (ядерного) взаємодії між антипротоном і антинуклонами можуть утворюватися ядра антиречовини, а в результаті електромагнітної (кулонівської) взаємодії між антипротоном і позитроном - атоми антиводню.
Тривале існування антипротона можливе тільки при низькій щільності нуклонів - в накопичувачах заряджених частинок, а також в космічному просторі.
Спостереження антипротонів в космічних променях указує на наявність космічних джерел антипротонів. Таким джерелом може бути взаємодія високоенергійних частинок космічних променів з міжзоряною речовиною. Антипротони можуть також народжуватися, наприклад, в оболонці пульсара при взаємодії з її речовиною високоенергійних частинок, що прискорюються магнітним полем пульсара, а також в околиці активного ядра Галактики. У зв'язку з перевищенням спостережуваного потоку космічних антипротонів (особливо в області енергій <1 ГеВ) над очікуваним від природних джерел, обговорювалися такі можливі механізми народження антипротонів, як випаровування первинних чорних дірок, народження антипротонів в розпадах або при анігіляції гіпотетичних важких метастабільних частинок (наприклад, гравітіно, фотіно), що передбачаються деякими моделями великого об'єднання і супергравітації і ін. Останній механізм може служити основою перевірки по космологічних наслідком таких прогнозів цих моделей, які не можуть бути безпосередньо перевірені в сучасних лабораторних умовах (наприклад, мас гіпотетичних частинок суперсиметрій), але можуть відбиватися в астрофізичних даних, напр. про поширеність легких елементів у Всесвіті.
