Сборка атома из рассыпных деталей, ч.4: Меньше трех не собираться

Предыдущие части: 1, 2, 3.

Не скоро дело делается, да и сказку я не скоро сказываю, но мы в нашем рассказе добрались до 2002 года (я уже и не помню, я посмотрел), когда ATHENA - одна из двух групп, занимавшихся в ЦЕРНе получением холодного антоводорода, сообщила об успехе.

В предыдущих частях я сознательно не поминал механизм рекомбинации, на который у экспериментаторов были главные надежды - трехчастичную рекомбинацию. Если антипротон и два позитрона случайно окажутся рядом, то позитрон, разогнавшийся под действием притяжения антипротона, может передать свою кинетическую энергию второму позитрону, и оказаться в связанном состоянии.

Аналогичный процесс наблюдается и на совершенно других объектах и в других масштабах: фактически только за счет него два свободных гравитирующих объекта могут образовать связанную систему. Для того, чтобы планета захватила спутник - нужно взаимодействие с близким третьем телом. В шаровых скоплених за счет тройных столкновений образуются двойные звезды, а звезды, которым энергия передалась - наблюдаются как "убегающие" звезды.

Образовавшийся атом - нейтральная система, с магнитным и электрическим полями ловушки взаимодействует слабо, и просто выпадает из нее (чтобы не выпадал, нужна специфическая конфигурация поля, об этом я писал в 1-й интермедии) и аннигилирует с веществом стенок. Именно парные одновременные аннигиляции позитрона и антипротона, продукты которых регистрировались окружающими ловушку кремниевыми детекторами, в ATHENA засчитывались как образовавшиеся антиатомы. За один цикл смешивания из 70 миллионов позитронов и 10000 антипротонов получалось в среднем 2500 антиатомов, то есть рекомбинировали четверть антипротонов.
Вся эта лепота портилась одним мелким фактом. Скорость трехчастичной рекомбинации квадратично зависит от плотности плазмы (именно сомнения в возможности достижения высокой плотности стимулировали изобретение разнообразных способов стимулирования рекомбинации, о которых я писал в предыдущих частях). Кроме того, она очень сильно - обратно пропорционально пятой степени - зависит от температуры. Экспериментаторы могли нагревать плазму, запуская в ловушку микроволновое излучение с частотой, совпадающей с циклотронной частотой позитронов. Они измерили зависимость количества рекомбинировавших атомов от температуры, и она оказалась пропорциональной 1/T. А такая зависимость вообще-то характерна для спонтанной радиационной рекомбинации. Образование атомов не прекращалось полностью даже при температуре 3000 градусов, когда трехчастичная рекомбинация должна была быть полностью подавлена.

Продолжение следует.