- Kaj je antimaterija?
- Odkritje antimaterije
- Lastnosti antimaterije
- Kje najdemo antimaterijo?
- Za kaj je antisnov?
Pojasnimo, kaj je antimaterija, kako je bila odkrita, njene lastnosti, razlike s snovjo in kje se nahaja.
Kaj je antimaterija?
V fiziki delcev je antisnov vrsta snovi, ki jo sestavljajoantidelci, namestodelci vsakdanji. Je manj pogosta vrsta zadeva.
Antimaterija je zelo podobna navadni snovi, razlika je le v električni naboj delcev in v nekaterih kvantnih številih. Tako antielektron, imenovan tudipozitron, Je antidelec elektrona, ki ima enake lastnosti, razen naboja, ki je pozitiven. Antinevtroni so po drugi strani nevtralni (kot nevtroni), vendar so njihovi magnetni momenti nasprotni. Končno se antiprotoni od protonov razlikujejo po tem, da so negativno nabiti.
Z medsebojnim delovanjem se antimaterija in snov po nekaj trenutkih uničita in sprostita ogromne količineEnergija v obliki visokoenergetskih fotonov (žarkov gama) in drugih parov elementarnih delcev-antidelcev.
V študijah ofizično Med delci in antidelci se loči z vodoravno črto (makro) nad simboli, ki ustrezajoproton (p),elektron (e) innevtrona (n).
Atomi, sestavljeni iz antidelcev, v naravi ne obstajajo narave ker bi bili uničeni z navadno snovjo. Le zelo majhna količina je bila uspešno ustvarjena v poskusih, katerih cilj je tvorba anti-atomov.
Odkritje antimaterije
Obstoj antimaterije je leta 1928 teoretiziral angleški fizik Paul Dirac (1902-1984), ko je želel oblikovati matematično enačbo, ki združuje načela relativnosti Albert Einstein in kvantna fizika avtorja Nielsa Bohra.
To naporno teoretično delo je bilo uspešno rešeno in od tam je prišel zaključek, da mora obstajati delec, podoben elektronu, vendar s pozitivnim električnim nabojem. Ta prvi antidelec se je imenoval antielektron in danes je znano, da njegovo srečanje z navadnim elektronom vodi v medsebojno izničenje in nastajanje fotonov (žarkov gama).
Zato je bilo mogoče razmišljati o obstoju antiprotonov in antinevtronov. Diracova teorija je bila potrjena leta 1932, ko so odkrili pozitrone v interakciji med kozmičnimi žarki in navadno snovjo.
Od takrat opažamo medsebojno izničenje elektrona in antielektrona. Njihovo srečanje predstavlja sistem, znan kot pozitronij, razpolovna doba nikoli ne presega 10-10 ali 10-7 sekund.
Kasneje je bilo v pospeševalniku delcev Berkeley (Kalifornija, 1955) mogoče proizvajati antiprotone in antinevtrone z visokoenergetskimi atomskimi trki po Einsteinovi formuli E = m.c2 (energija enaka maso od svetlobna hitrost na kvadrat).
Podobno je bil leta 1995 prvi anti-atom pridobljen po zaslugi Evropske organizacije za jedrske raziskave (CERN). Tem evropskim fizikom je uspelo ustvariti vodikov ali antivodikov atom antimaterije, sestavljen iz pozitrona, ki kroži okoli antiprotona.
Lastnosti antimaterije
Nedavne raziskave o antimateriji kažejo, da je tako stabilna kot navadna snov. Vendar so njegove elektromagnetne lastnosti inverzne od lastnosti snovi.
Poglobljeno ga ni bilo lahko preučiti glede na ogromne denarne stroške, ki so bili povezani z njegovo proizvodnjo v laboratoriju (približno 62.500 milijonov USD na ustvarjeni miligram) in njeno zelo kratko trajanje.
Najuspešnejši primer nastajanja antimaterije v laboratoriju je trajal približno 16 minut. Kljub temu so te nedavne izkušnje pripeljale do intuicije, da snov in antimaterija morda nimata popolnoma enakih lastnosti.
Kje najdemo antimaterijo?
To je ena od skrivnosti antimaterije, za katero obstaja veliko možnih razlag. Večina teorij o izvoru vesolje sprejeti, da so na začetku obstajali razmerja podobno materiji in antimateriji.
Vendar se zdi, da je trenutno opazovano vesolje sestavljeno samo iz navadne snovi. Možne razlage te spremembe kažejo na interakcije snovi in antimaterije z temna snov, ali na začetno asimetrijo med količino snovi in antimaterije, ki nastane med veliki pok.
Kar vemo, je, da naravne produkcije antidelcev potekajo v Van Allenovih obročkih našega planeta. Ti obroči se nahajajo približno dva tisoč kilometrov od površja in tako reagirajo, ko gama žarki udarijo v vzdušje Zunanjost.
Ta antimaterija se nagiba k združevanju, saj na tem območju ni dovolj običajne snovi, da bi se sama uničila, in nekateri znanstveniki menijo, da bi ta vir lahko uporabili za »izvlečenje« antimaterije.
Za kaj je antisnov?
Antimaterija še nima veliko praktične uporabe v človeški industriji, ker je zelo visoka stroški in zahtevne tehnologijo kar pomeni njegovo proizvodnjo in rokovanje. Vendar so nekatere aplikacije že realnost.
Izvajajo se na primer pozitronsko emisijsko tomografijo (PET), ki je nakazalo, da je uporaba antiprotonov pri zdravljenju raka možna in morda učinkovitejša od trenutnih protonskih tehnik (radioterapije).
Vendar pa je glavna uporaba antimaterije kot vir Energija. V skladu z Einsteinovimi enačbami uničenje snovi in antimaterije sprosti toliko energije, da bi bil kilogram uničenja snovi/antimaterije deset milijard krat bolj produktiven od katerega koli drugega. kemijska reakcija in deset tisočkrat več kot jedrska cepitev.
Če je mogoče te reakcije nadzorovati in izkoristiti, se bodo spremenile vse industrije in celo promet. Na primer, deset miligramov antimaterije bi lahko pognalo vesoljsko plovilo do Mars.