Ученые Томского политехнического университета в ходе эксперимента на исследовательском ядерном реакторе вуза синтезировали источник античастиц — позитронов — изотоп меди 64Cu, сообщает пресс-служба вуза.

Материя нашего мира состоит из различных частиц — электронов, протонов, нейтронов. Согласно Стандартной модели — теории в физике элементарных частиц, которая описывает элементарные частицы и взаимодействия между ними, — каждая частица имеет свою античастицу. Античастицы составляют антиматерию — антиатомы, антимолекулы. Существует гипотеза, что во Вселенной должны быть целые «антимиры», созданные из антиматерии, но они пока не обнаружены.

Частица и ее античастица очень похожи, имеют одинаковую массу, но также имеют ряд противоположных свойств. Такой источник антиматерии ученые ТПУ получили из обычной меди. При бомбардировке нейтронами на реакторе за несколько минут изотоп обычной меди 63Cu превращается в нестабильный изотоп 64Cu.

«Современной наукой пока до конца не изучены все возможности использования антиматерии. Однако ее источники уже активно используются в различных областях диагностики. В медицине, например, существует метод позитронной эмиссионной томографии для поиска раковых опухолей, а в материаловедении позитрон является мощным чувствительным инструментом для исследования дефектов различных материалов», — рассказал аспирант кафедры общей физики Юрий Бордулев.

Ученые кафедры общей физики ТПУ используют антиматерию, чтобы изучить материалы-накопители для водородной энергетики. Одной из нерешенных проблем в этой области является создание надежных «топливных баков» для водорода. В обычных баллонах водород хранить крайне опасно. В качестве решения ученые предлагают закачивать водород прямо в металлы или другие материалы.

«Однако при испытании таких накопителей водорода (это сплавы титана, железа, ванадия и так далее) происходит ухудшение их сорбционной (ред. — поглощающей) способности. Когда материал многократно насыщают водородом, в нем образуются так называемые «водород-индуцированные дефекты». Таким образом, емкость этих материалов-накопителей существенно снижается», — объяснил аспирант ТПУ.

Метод ЭПА-спектроскопии, разработанный в ТПУ, не имеет аналогов. Он позволяет определять количество и типы таких дефектов. Сейчас в качестве источников позитронов для ЭПА-спектроскопии применяются радиоактивные изотопы на основе солей натрия или титана. Однако их нельзя использовать в среде водорода, а также в условиях повышенных температур.

«Изотоп 64Cu позволит выявлять дефекты непосредственно в процессе сорбции водорода, устойчив к высоким температурам. Мы планируем объединить в одной экспериментальной установке газовый реактор наводороживания и электрон-позитронный спектрометр. Уникальные данные по дефектообразованию в процессе наводороживания с использованием этого изотопа будут получены нами впервые в мире», — сказал заведующий кафедрой общей физики ТПУ Андрей Лидер.