Скажите слово «антивещество», и сразу же люди начинают думать о научной фантастике - антивселенные, топливо для сверхвысокооборотных двигателей и так далее. Но, капитан, мы не можем изменить законы физики; антивещество - это реальность. Антивещество состоит из элементарных частиц, каждая из которых имеет такую же массу, как и соответствующая ей частица вещества - протон, нейтрон и электрон - однако обратный заряд и магнитные свойства. Сталкиваясь, частицы вещества и антивещества взаимно уничтожаются, генерируя энергию согласно известному уравнению Эйнштейна E=mc2.

Но антивещество - это не та вещь, которую можно достать в любой аптеке на каждом углу (это же относится и к плутонию, если продолжать тему), и его, по всей видимости, не так много вокруг. Однако согласно теории так происходило не всегда, и ученые используют рентгеновскую обсерваторию «Чандра» в поисках свидетельств антивещества, которое присутствовало в первобытной вселенной. А это нелегкая работа…

Согласно модели Большого взрыва Вселенная заполнилась частицами вещества и антивещества вскоре после того, как произошел Большой взрыв. Большая часть этого материала аннигилировала, однако вследствие того, что вещества было чуть больше, чем антивещества - менее чем на одну часть на миллиард - осталось одно лишь вещество, по крайней мере, в локальной Вселенной.

Считается, что ничтожное количество антивещества генерируют такие мощные явления как потоки, движущиеся с околосветовой скоростью и приводимые в движение черными дырами и пульсарами, и пока не было обнаружено ни одного свидетельства наличия антивещества, оставшегося со времен ранней Вселенной.

Каким образом могло уцелеть первичное антивещество? Считается, что сразу же после Большого взрыва наступил экстраординарный период, называемый инфляцией, когда Вселенная расширялась экспоненциально каждую долю секунды.

«Если скопления вещества и антивещества существовали рядом друг с другом до начала инфляции, то сейчас они могут быть отделены друг от друга более чем в масштабе обозримой Вселенной, таким образом, мы никогда не увидим их соединения», - сказал Гэри Стейгман (Gary Steigman) из Университета штата Огайо, который проводил исследование. - «Однако они могут быть отделены друг от друга в более мелких масштабах, например, в масштабе сверхскоплений или скоплений, что является намного более интересной возможностью».

В этом случае столкновения двух галактических скоплений, наибольших гравитационно-связанных объектов во Вселенной, может продемонстрировать свидетельство наличия антивещества. Рентгеновское излучение показывает, как в процессе такого столкновения участвует горячий газ. Если в некоторой части газа от любого из скоплений имеются частицы антивещества, в этом случае будет наблюдаться аннигиляция, и рентгеновские лучи будут дополнены гамма-излучением.

Стейгман использовал данные, полученные благодаря обсерватории Чандра и Комптоновской гамма-обсерватории, в данное время возвращенной с орбиты, чтобы изучить Скопление Пули, в котором два больших галактических скопления столкнулись друг с другом на чрезвычайно высокой скорости. Скопление Пули, расположенное на относительно небольшом расстоянии и благоприятно развернутое к Земле, представляет собой отличную испытательную площадку для обнаружения признаков наличия антивещества.

«Это наибольший масштаб, при котором когда-либо проводился этот тест на наличие антивещества», - говорит Стейгман, чья статья была опубликована в Журнале по космологии и физике астрочастиц. - «Я надеюсь увидеть, могут ли существовать скопления галактик, состоящих из большого количества антивещества».

Наблюдаемое с помощью обсерватории «Чандра» количество рентгеновского излучения и отсутствие гамма-излучения на основании данных Компоновской обсерватории, указывают на то, что доля антивещества в скоплении Пули меньше чем три части на миллион. Более того, модели слияния скопления Пули продемонстрировали, что эти результаты исключают наличие существенного количества антивещества в масштабе около 65 миллионов световых лет - предположительное значение исходного расстояния, отделяющего два столкнувшихся скопления.

«Столкновение вещества и антивещества - это наиболее эффектвный процесс генерирования энергии во Вселенной, однако он просто не может происходить в очень больших масштабах», - говорит Стейгман. - «Однако я еще не сдаюсь, поскольку планирую понаблюдать за другими сталкивающимися галактическими скоплениями, которые были недавно обнаружены».

Обнаружение антивещества во вселенной может рассказать ученым о том, как долго длился период инфляции. «В случае успеха этого эксперимента, хотя на него и мало шансов, мы могли бы узнать многое о самых ранних этапах жизни Вселенной» - говорит Стейгман.

Стейгман наложил еще более жесткие ограничения в отношении наличия антивещества в меньших масштабах, рассматривая единичные галактические скопления, которые не подразумевают крупных поздних столкновений.