Физика ғылымы соншалықты түбегейлі тосынсыйлар жасай алады, олар қатаң математикалық есептеулердің нәтижесі емес, ғылыми-фантастикалық жазушының қиялынан туындағандай әсер қалдырады. Осындай жаңалықтардың бірі әрбір материя бөлшегінің қарама-қарсы заряды бар айналық көшірмесіне ие екенін ашу болды, бұл көшірма кездескен сәтте түпнұсқаны лезде жоюға дайын тұрады. Антиматерия тек Дэн Браун романдарының беттерінде ғана өмір сүрмейді, ол зертханаларда алынып, ғарыста тіркеліп, физиканың ең қызықты іргелі сұрақтарының біріне айналды. Бір грамм антисутегінің құны ондаған триллион долларға бағаланады, бұл көрсеткіш оны адамзат қашан да жасаған ең қымбат зат мәртебесіне көтереді. Мұндай таңғажайып баға нарықтық конъюнктураның салдары емес, нақты физикалық шындық, өйткені қарсы материяны алу әрі сақтау елестетуге келмейтіндей қиындықтарға толы. Сіздердің назарларыңызға өзінің бар болуымен Ғаламның неге екенін түсінуімізді түбегейлі өзгертетін зат туралы сегіз дерек ұсынылады.
- Антиматерияны алғаш рет 1928 жылы ағылшын физигі Поль Дирак теориялық тұрғыдан болжаған, бұл оны тәжірибе жүзінде ашудан әлдеқайда бұрын болған еді. Дирак кванттық механиканы Эйнштейннің салыстырмалылық теориясымен біріктіріп, теңдеулердің кәдімгі электрондар мен протондармен бірдей массаға ие, бірақ электр зарядтары қарама-қарсы бөлшектерді болжайтынын анықтады. Алғашқы антиэлектрон яғни позитронды 1932 жылы Карл Андерсон тәжірибе арқылы ашты, бұл жаңалық Диракке Нобель сыйлығын әкеліп, оның болжамын таңқаларлық дәлдікпен растады.
- Бөлшек пен антибөлшек соқтығысқан кезде олардың толық өзара аннигиляциясы жүреді, яғни екі нысан да жоғалып, энергиясын гамма-сәулелену түрінде босатады. Бұл үдеріс энергия бөлудің белгілі ең тиімді әдісі болып табылады, өйткені масса Эйнштейннің E=mc² формуласы бойынша ешқандай шығынсыз толығымен сәулеленуге айналады. Салыстыру үшін айтсақ ядролық реакторларда отын массасының бір пайызына жетпейтін бөлігі ғана энергияға түрленеді, ал аннигиляция кезінде жүз пайыз көрсеткішке қол жеткізіледі.
- Қазіргі жағдайда бір грамм антисутегі өндірудің құны жиырма бес триллионнан жүз триллион долларға дейін бағаланады, бұл сома әлемдік ЖІӨ-ден ондаған есе асып түседі. Мұндай аспан биігіндегі баға бөлшектерді үдетуге жұмсалатын орасан зор энергия шығындарымен және өнімнің өте аз шығуымен түсіндіріледі, физика тарихында адамзат барлығы он шақты нанограмм антиматерия ғана өндіре алды. Тіпті бүгінге дейін жасалған мөлшерді түгел жинап, аннигиляцияласақ, бөлінетін энергия кәдімгі электр шамының бірнеше минут қана жұмыс істеуіне жетер еді.
- Заманауи физиканың басты жұмбағы тікелей антиматериямен байланысты, яғни Ғаламның неге бар екені түсініксіз болып қалуда. Стандартты модельге сәйкес Үлкен жарылыс материя мен антиматерияның абсолютті тең мөлшерін тудыруы керек еді, бөлшектер бір-бірімен лезде жойылып, тек таза сәулелену қалдырар еді. Алайда бақыланатын Ғалам толығымен кәдімгі заттардан тұрады, демек әлем дүниеге келген алғашқы сәттерде материя мен антиматерия арасындағы симметрия бұзылған, бұл құбылыстың табиғаты физиканың шешілмеген ең терең мәселелерінің бірі болып қала береді.
- Антиматерияны ұстап тұру өте қиын, ауа молекулаларын қоса алғанда кез келген кәдімгі затпен жанасу лезде аннигиляцияға әкеледі. Ғалымдар антипротондар мен антиатомдарды сақтау үшін «Пеннинг тұзағын» қолданады, бұл құрылғы терең вакуум жағдайында қуатты магниттік әрі электр өрістері көмегімен зарядталған антибөлшектерді бекітіп тұрады. Женевадағы ЦЕРН ұйымы 2010 жылы алғаш рет антисутегі атомдарын бірнеше секунд бойы ұстап тұруды жүзеге асырды, бұл тарихи тәжірибе антиатомдардың қасиеттерін зерттеуге жол ашты.
- Антиматерия табиғи жолмен де түзіледі, атап айтқанда позитрондар радиоактивті ыдыраудың белгілі түрлерінде және ғарыштық оқиғалардың нәтижесінде пайда болады. Позитронды-эмиссиялық томография яғни ПЭТ-сканерлеу тікелей позитрондардың науқас денесіндегі электрондармен аннигиляциясына негізделген медициналық визуализация әдісі болып табылады. Осылайша ПЭТ-диагностикасынан өткен әрбір адам іс жүзінде антиматериямен кездескен, дегенмен ол елестетуге келмейтіндей аз мөлшерде әрі қатаң бақылау жағдайында болған.
- Теориялық тұрғыдан антиматерия жұлдызаралық ғарыш кемелеріне арналған тамаша отын болып табылады, өйткені белгілі басқа ешбір энергия көзі мұндай меншікті қуатты қамтамасыз ете алмайды. Аннигиляция қағидатында жұмыс істейтін қозғалтқыш кемеге жарық жылдамдығының елеулі үлесіне дейін үдеуге мүмкіндік берер еді, бұл ең жақын жұлдыздық жүйелерге ұшу уақытын мыңдаған жылдан ондаған жылға дейін қысқартар еді. Басты кедергі мұндай қозғалтқыштың физикалық тұрғыдан мүмкін еместігі емес, антиматерия өндірудің фантастикалық төмен тиімділігі болып қалады, бір грамм отын алу үшін бүкіл жер өркениетінің бірнеше жылдық қуатына тең энергия жұмсау қажет болар еді.
- ЦЕРН ұйымының сутегі мен антисутегі қасиеттерін салыстыру бойынша жүргізіп жатқан тәжірибелері ғылым тарихындағы ең дәл физикалық өлшемдер қатарына жатады. Соңғы жылдары жарияланған нәтижелер антисутегінің спектрлік сызықтарының сутегімен триллионнан бір дәлдікте сәйкес келетінін көрсетеді, бұл әзірге физиктер болжаған материя мен антиматерия арасындағы асимметрияны ашуға мүмкіндік бермейді. Осы ұсақ айырмашылықты іздеу жалғасуда, өйткені дәл сол құбылыс біздің әлемнің неге бар екенін және дүниеге келген алғашқы сәттерде таза сәулеленуге айналмауын түсіндіруі тиіс.
Антиматерия – зерттелуі барысында ғылымның көкжиегін кеңейтіп қана қоймай, жаңа жауаптардан да тереңірек сұрақтар тудыратын құбылыстардың қатарына жатады. Оның аспан биігіндегі құны экономикалық қызықтылық емес, қоршаған әлеммен жанасқан сәтте лезде жойылатын затпен жұмыс істеудің іргелі қиындығын білдіреді. Позитрондарды медицинада қолдану бүгінде миллиондаған адамның өмірін құтқаруда, бұл теориялық физиканың ең абстрактілі жаңалықтарының іс жүзінде жүзеге асатынының дәлелі болып табылады. Материя мен антиматерия арасындағы асимметрия табиғаты туралы сұраққа жауап табу ғылым тарихындағы ең ұлы серпілістердің біріне айналуы мүмкін, оның маңызы кванттық механика немесе салыстырмалылық теориясының ашылуымен теңдес. Іс жүзінде Ғаламда мүлдем жоқ зат біздің оны қалай көретініміздің себебін түсінуге арналған кілтті өзінің қойнауында сақтап тұр.
