Антипротон — близнец протона, только с отрицательным зарядом. Когда такой близнец подлетает к ядру, он не просто отскакивает: между ними возникает целый танец притяжения и отталкивания. Физики из ЦЕРНа научились рассчитывать этот танец для самых лёгких ядер — дейтерия (протон плюс нейтрон), трития и гелия-3.
Метод похож на сборку картинки из кубиков. Ядро описывают как набор протонов и нейтронов, каждый со своим положением и спином (внутренним вращением). Антипротон добавляют как ещё один кубик, но с другим правилом: его не нужно менять местами с частицами ядра, потому что он не тождественен им. Это упрощает расчёт, но не лишает его точности. Учёные вычислили, насколько сильно антипротон рассеивается, как меняются уровни энергии в связанной системе и где чаще всего происходит аннигиляция — вспышка, когда частица и античастица исчезают, превращаясь в другие частицы.
Главная трудность — силы между антипротоном и нуклонами на малых расстояниях. Они очень жёсткие, как сжатая пружина. Чтобы описать такую пружину, нужно много кубиков — то есть огромное число базисных состояний. Это требует мощных компьютеров и терпения. Учёные нашли способ обойтись меньшим числом кубиков, не теряя точности.
Такие расчёты помогут интерпретировать будущие эксперименты с антиводородом — атомом, где вместо протона антипротон, а вместо электрона позитрон. Если научиться точно предсказывать, как антивещество взаимодействует с обычным веществом, можно будет искать малейшие различия между ними. А вдруг антимир устроен чуть иначе, чем наш?
Антипротон и протон при встрече аннигилируют, выделяя энергию, которой хватило бы, чтобы вскипятить каплю воды.
В сериале «Звёздный путь» двигатели на антивеществе используют аннигиляцию протонов и антипротонов для движения корабля.