Андрей Сахаров

Одна лишь проблема мешала аплодисментам. Для уравнения Дирака помимо электрона требовалась еще одна частица — в чем-то очень похожая на электрон, а в чем-то прямо противоположная. Масса этой частицы должна была совпадать с электронной, а заряд иметь противоположный. Настолько противоположный, что встреча такой частицы с электроном закончилась бы их аннигиляцией, то есть взаимоуничтожением.

Никаких частиц, кроме хорошо известных электронов и протонов, физика тогда не знала, но Дирак решился поверить в симметрию своего уравнения, предсказал новую частицу и дал ей название «антиэлектрон». Спустя считаные месяцы экспериментаторы обнаружили в космических лучах такую частицу, но первооткрыватель назвал ее позитроном — из-за ее позитивного заряда, что особенно изумило экспериментатора. Для теоретиков же главное свойство новой частицы — быть антикопией электрона.

Позже были открыты другие элементарные частицы, и их антикопиям уже давали правильные имена: антипротон, антинейтрон, анти-2⁺ гиперон… Главное взаимоотношение частицы и ее античастицы по-прежнему в том, что при встрече они аннигилируют — взаимно уничтожаются. При этом рождаются новые пары частица-античастица или частицы света — фотоны, наследующие суммарную энергию родительской пары.

Мощь симметрии в объяснении реального мира убедила Дирака в том, что, как он говорил, «физические законы должны обладать математической красотой». А вся история его успеха — одна из любимых у физиков-теоретиков. Во всяком случае, у Сахарова эта история об антиэлектроне была под рукой. Это наглядно проявилось, когда он однажды демонстрировал совершенно гуманитарной Лидии Чуковской свою способность писать зеркально и написал «электрон + позитрон = 2 фотона». Затем он написал ее имя-отчество одновременно двумя руками в противоположных направлениях, а она безуспешно попыталась воспроизвести его фокус.

Зеркальная симметрия или симметрия бабочки, так же как зеркальная асимметрия, воплощенные в этом двойном автографе, причастны к самой значительной идее Сахарова в космологии. В 1966 году, уже составив себе научный план на 16 лет вперед, Сахаров обратил внимание на обозначившуюся тогда асимметрию природы: античастиц в окружающей нас Вселенной очень мало по сравнению с частицами.

С тех пор как Дирак предсказал существование античастиц, вещество и антивещество имели равное право на существование — чисто теоретически. А практически, после того как экспериментаторы открыли в 1932 году первую античастицу — антиэлектрон (позитрон), следующую античастицу, антипротон, удалось наблюдать лишь через три десятилетия. И лишь в конце века экспериментаторы сумели из антипротонов и антиэлектронов сделать первые, простейшие антиатомы — атомы антиводорода. Сделали всего несколько штук, и прожили эти атомы лишь миллиардные доли секунды — до первой встречи с обычным веществом и, увы, аннигиляции.

Поясняя в популярной статье, что такое антивещество, Сахаров привел пример: «аннигиляция 0,3 г антивещества с 0,3 г вещества даст эффект взрыва атомной бомбы» — вторая профессия дала о себе знать. Итак, соприкосновение двух таблеток с ноготок привело бы к такому же взрыву, как 20 тысяч тонн или десять эшелонов обычной взрывчатки.

После такого пояснения сразу пропадает сочувствие к экспериментаторам, создающим антиатомы. Подумать страшно, что антивещество было бы легче изготовить! Но остается и даже усиливается сочувствие к теоретикам. Ведь все эксперименты с античастицами ничего не изменили в том теоретическом равноправии вещества и антивещества, о котором теоретики узнали еще в 1930-е годы. Как же им свести концы с концами — теоретические с эмпирическими? Как объяснить, что равноправные вещество и антивещество так неравно представлены во Вселенной?

Наиболее весомую часть вещества составляют ядерные частицы — протоны, нейтроны и их близкие родственники. Это семейство физики назвали барионами. А видимое отсутствие антибарионов назвали барионной асимметрией Вселенной.

Пока физики смотрели на Вселенную просто как на собрание всевозможных астрономических объектов, можно было думать, что только в космических окрестностях Земли так сильно преобладает вещество, а где-то есть и звезды, и планеты из антивещества. Поэтому астрофизики искали признаки антивещества в космосе. Писатели-фантасты устраивали драматические встречи земного космического корабля с неземным и — вполне возможно! — состоящим из антивещества. А остряки предложили способ узнать, не из антимира ли прилетел корабль, — если среди физиков на борту корабля преобладают антисемиты.