- Kas yra antimedžiaga?
- Antimaterijos atradimas
- Antimedžiagos savybės
- Kur randama antimedžiaga?
- Kam skirta antimedžiaga?
Mes paaiškiname, kas yra antimedžiaga, kaip ji buvo atrasta, jos savybės, skirtumai su medžiaga ir kur ji randama.
Kas yra antimedžiaga?
Dalelių fizikoje antimedžiaga yra medžiagos rūšis, kurią sudaroantidalelių, vietojdalelės įprastas. Tai rečiau pasitaikantis tipas reikalas.
Antimedžiaga yra labai panaši į bendrą medžiagą, vienintelis skirtumas yra elektros krūvis dalelių ir kai kuriais kvantiniais skaičiais. Taigi, antielektronas, dar vadinamaspozitronas, Tai elektrono antidalelė, turinti tas pačias savybes, išskyrus krūvį, kuris yra teigiamas. Kita vertus, antineutronai yra neutralūs (kaip ir neutronai), tačiau jų magnetiniai momentai yra priešingi. Galiausiai, antiprotonai skiriasi nuo protonų tuo, kad yra neigiamai įkrauti.
Sąveikaujant antimedžiaga ir materija po kelių akimirkų sunaikina viena kitą, išskirdamos didžiulius kiekiusEnergija didelės energijos fotonų (gama spindulių) ir kitų elementariųjų dalelių-antidalelių porų pavidalu.
Tyrimuose apiefizinis Dalelės ir antidalelės skiriamos naudojant horizontalią juostą (makrokomandą) virš simbolių, atitinkančiųprotonas (p),elektronas e) irneutronas (n).
Atomai, sudaryti iš antidalelių, natūraliai neegzistuoja gamta nes juos sunaikintų įprasta materija. Tik labai mažas kiekis buvo sėkmingai sukurtas atliekant eksperimentus, skirtus antiatomų susidarymui.
Antimaterijos atradimas
Antimedžiagos egzistavimą 1928 m. iškėlė anglų fizikas Paulas Diracas (1902–1984), kai jis nusprendė suformuluoti matematinę lygtį, apjungiančią reliatyvumo Albertas Einšteinas ir Kvantinė fizika pateikė Nielsas Bohras.
Šis sunkus teorinis darbas buvo sėkmingai išspręstas ir iš ten buvo padaryta išvada, kad turi būti dalelė, analogiška elektronui, bet turinti teigiamą elektros krūvį. Ši pirmoji antidalelė buvo vadinama antielektronu ir šiandien žinoma, kad jos susidūrimas su paprastu elektronu sukelia abipusį anihiliaciją ir fotonų (gama spindulių) susidarymą.
Todėl buvo galima galvoti apie antiprotonų ir antineutronų egzistavimą. Dirako teorija buvo patvirtinta 1932 m., kai kosminių spindulių ir įprastos materijos sąveikoje buvo atrasti pozitronai.
Nuo tada buvo stebimas abipusis elektrono ir antielektrono anihiliacija. Jų susitikimas sudaro sistemą, žinomą kaip pozitronis, pusinės eliminacijos laikas niekada neviršija 10-10 arba 10-7 sekundžių.
Vėliau Berklio dalelių greitintuve (Kalifornija, 1955) per didelės energijos atomų susidūrimus buvo įmanoma pagaminti antiprotonus ir antineutronus pagal Einšteino formulę E = m.c2 (energija lygi masė pateikė šviesos greitis kvadratu).
Panašiai 1995 m. Europos branduolinių tyrimų organizacijos (CERN) dėka buvo gautas pirmasis antiatomas. Šie Europos fizikai sugebėjo sukurti antimedžiagos vandenilio arba antivandenilio atomą, sudarytą iš pozitrono, skriejančio aplink antiprotoną.
Antimedžiagos savybės
Naujausi antimedžiagos tyrimai rodo, kad ji yra tokia pat stabili kaip ir įprasta medžiaga. Tačiau jo elektromagnetinės savybės yra atvirkštinės medžiagos savybėms.
Nebuvo lengva jį nuodugniai ištirti, atsižvelgiant į milžiniškas pinigines išlaidas, susijusias su jo gamyba laboratorijoje (apie 62 500 mln. USD už vieną miligramą) ir labai trumpą trukmę.
Laboratorijoje sėkmingiausias antimedžiagos kūrimo atvejis truko apie 16 minučių. Nepaisant to, ši naujausia patirtis paskatino intuiciją, kad materija ir antimedžiaga gali turėti ne tas pačias savybes.
Kur randama antimedžiaga?
Tai viena iš antimaterijos paslapčių, kurią galima paaiškinti daug. Dauguma teorijų apie kilmę visata pripažinti, kad iš pradžių jie egzistavo proporcijas panaši į materiją ir antimateriją.
Tačiau šiuo metu stebima visata atrodo sudaryta tik iš įprastos materijos. Galimi šio pokyčio paaiškinimai rodo materijos ir antimedžiagos sąveiką su medžiaga Juodoji medžiaga, arba į pradinę asimetriją tarp medžiagos kiekio ir antimedžiagos, pagamintos per Didysis sprogimas.
Mes žinome, kad mūsų planetos Van Alleno žieduose vyksta natūrali antidalelių gamyba. Šie žiedai yra apie du tūkstančius kilometrų nuo paviršiaus ir taip reaguoja, kai gama spinduliai patenka į atmosfera Išorė.
Ši antimedžiaga linkusi susikaupti, nes tame regione nėra pakankamai įprastos medžiagos, kad ji susinaikintų, o kai kurie mokslininkai mano, kad šis išteklius galėtų būti panaudotas antimedžiajai „išgauti“.
Kam skirta antimedžiaga?
Antimedžiaga dar neturi daug praktinio panaudojimo žmonių pramonėje, nes ji yra labai didelė išlaidas ir reiklūs technologija tai reiškia jo gamybą ir tvarkymą. Tačiau tam tikros programos jau yra tikrovė.
Pavyzdžiui, atliekami pozitronų emisijos tomografijos (PET) tyrimai, kurie rodo, kad antiprotonų naudojimas vėžio gydymui yra įmanomas ir galbūt efektyvesnis nei dabartinės protonų technikos (radioterapijos).
Tačiau pagrindinis antimedžiagos panaudojimas yra kaip šaltinis Energija. Remiantis Einšteino lygtimis, materijos ir antimedžiagos sunaikinimas išskiria tiek energijos, kad kilogramas medžiagos / antimedžiagos sunaikinimo būtų dešimt milijardų kartų produktyvesnis nei bet kuris kitas. cheminė reakcija ir dešimt tūkstančių kartų daugiau nei branduolio dalijimasis.
Jei šias reakcijas pavyks kontroliuoti ir panaudoti, pasikeis visos pramonės šakos ir net transportas. Pavyzdžiui, dešimt miligramų antimedžiagos gali varyti erdvėlaivį iki Marsas.