- Що таке антиматерія?
- Відкриття антиречовини
- Властивості антиречовини
- Де знаходиться антиматерія?
- Для чого потрібна антиречовина?
Ми пояснюємо, що таке антиматерія, як її виявили, її властивості, відмінності від матерії та де вона знайдена.
Що таке антиматерія?
У фізиці елементарних частинок антиречовина — це тип матерії, з якої складаєтьсяантичастинки, замістьчастинок звичайний. Це менш частий тип матерія.
Антиречовина дуже схожа на звичайну матерію, різниця лише в електричний заряд частинок і в деяких квантових числах. Таким чином, антиелектрон, також назпозитрон, Це античастинка електрона, яка має ті самі властивості, за винятком заряду, який є позитивним. Антинейтрони, з іншого боку, нейтральні (як нейтрони), але їх магнітні моменти протилежні. Нарешті, антипротони відрізняються від протонів тим, що вони заряджені негативно.
Взаємодіючи, антиматерія і матерія знищують один одного через кілька моментів, вивільняючи величезну кількістьЕнергія у вигляді фотонів високої енергії (гамма-променів) та інших пар елементарна частинка-античастинка.
У дослідженнях офізичний Розрізняють частинки та античастинки за допомогою горизонтальної смуги (макросу) над символами, що відповідаютьпротон (р),електрон (e) інейтрон (n).
Атоми, що складаються з античастинок, не існують у природі природа тому що вони будуть знищені звичайною матерією. Лише дуже невелика кількість була успішно створена в експериментах, спрямованих на утворення антиатомів.
Відкриття антиречовини
Існування антиматерії було теоретизовано в 1928 році англійським фізиком Полом Діраком (1902-1984), коли він мав на меті сформулювати математичне рівняння, що поєднує принципи відносності Альберт Ейнштейн і квантова фізика Нільс Бор.
Ця важка теоретична робота була успішно розв’язана, і звідти був отриманий висновок, що повинна існувати частинка, аналогічна електрону, але з позитивним електричним зарядом. Цю першу античастинку назвали антиелектронною, і сьогодні відомо, що її зустріч із звичайним електроном призводить до взаємної анігіляції та генерації фотонів (гамма-променів).
Тому можна було думати про існування антипротонів і антинейтронів. Теорія Дірака була підтверджена в 1932 році, коли позитрони були відкриті у взаємодії між космічними променями і звичайною речовиною.
З тих пір спостерігається взаємна анігіляція електрона і антиелектрона. Їхня зустріч становить систему, відому як позитроній, період напіввиведення не перевищує 10-10 або 10-7 секунд.
Згодом у прискорювачі частинок Берклі (Каліфорнія, 1955) стало можливим виробляти антипротони та антинейтрони шляхом високоенергетичних зіткнень атомів, дотримуючись формули Ейнштейна E = m.c2 (енергія дорівнює мас за швидкість світла у квадраті).
Так само в 1995 році перший антиатом був отриманий завдяки Європейській організації ядерних досліджень (CERN). Цим європейським фізикам вдалося створити атом водню або антиводню антиречовини, що складається з позитрона, що обертається навколо антипротона.
Властивості антиречовини
Останні дослідження антиречовини показують, що вона настільки ж стабільна, як і звичайна речовина. Однак його електромагнітні властивості є зворотними властивостями матерії.
Глибоко вивчити його було непросто, враховуючи величезні грошові витрати на його виробництво в лабораторії (близько 62 500 мільйонів доларів США за створений міліграм) та дуже короткий термін.
Найвдаліший випадок створення антиречовини в лабораторії тривав близько 16 хвилин. Незважаючи на це, цей нещодавній досвід привів до інтуїції, що матерія та антиматерія не мають абсолютно однакових властивостей.
Де знаходиться антиматерія?
Це одна із загадок антиречовини, якій є багато можливих пояснень. Більшість теорій про походження с всесвіту визнайте, що спочатку вони існували пропорції подібні матерії та антиматерії.
Проте в даний час спостережуваний Всесвіт, здається, складається виключно із звичайної матерії. Можливі пояснення цієї зміни вказують на взаємодію матерії та антиматерії з темна матерія, або до початкової асиметрії між кількістю речовини та антиречовини, що утворюється під час великий вибух.
Що ми знаємо, так це те, що природне виробництво античастинок відбувається в кільцях Ван Аллена на нашій планеті. Ці кільця розташовані приблизно за дві тисячі кілометрів від поверхні і реагують таким чином, коли гамма-промені потрапляють на атмосфера Зовнішній вигляд.
Це антиматерія має тенденцію зливатися, оскільки в цьому регіоні недостатньо звичайної матерії, щоб знищити себе, і деякі вчені вважають, що цей ресурс можна використовувати для «вилучення» антиматерії.
Для чого потрібна антиречовина?
Антиречовина поки не має багато практичного використання в людській промисловості через її дуже високу витрати і вимогливі технології що передбачає його виготовлення та обробку. Однак деякі програми вже є реальністю.
Наприклад, виконується позитронно-емісійна томографія (ПЕТ), яка припускає, що використання антипротонів у лікуванні раку можливе і, можливо, більш ефективне, ніж сучасні протонні методи (радіотерапія).
Однак основне застосування антиречовини як джерела Енергія. Відповідно до рівнянь Ейнштейна, анігіляція матерії та антиматерії вивільняє стільки енергії, що кілограм анігіляції матерії/антиматерії був би в десять мільярдів разів продуктивнішим, ніж будь-який інший. хімічна реакція і в десять тисяч разів більше, ніж поділ ядра.
Якщо ці реакції можна контролювати і використовувати, зміниться всі галузі промисловості і навіть транспорт. Наприклад, десять міліграмів антиречовини могли б рухати космічний корабель до Марс.