- Что такое антивещество?
- Открытие антивещества
- Свойства антивещества
- Где находится антивещество?
- Для чего антивещество?
Мы объясняем, что такое антивещество, как оно было обнаружено, его свойства, различия с веществом и где оно находится.
Что такое антивещество?
В физике элементарных частиц антивещество - это материя, состоящая изантичастицы, вместочастицы обычный. Это менее частый тип иметь значение.
Антивещество очень похоже на обычное вещество, единственное отличие состоит в электрический заряд частиц и в некоторых квантовых числах. Таким образом, антиэлектрон, также называемыйпозитрон, Это античастица электрона, обладающая теми же свойствами, за исключением положительного заряда. С другой стороны, антинейтроны нейтральны (как нейтроны), но их магнитные моменты противоположны. Наконец, антипротоны отличаются от протонов тем, что они заряжены отрицательно.
Взаимодействуя, антивещество и материя уничтожают друг друга через несколько мгновений, высвобождая огромное количествоЭнергия в виде фотонов высоких энергий (гамма-лучей) и других пар элементарная частица-античастица.
В исследованияхфизический Различие между частицами и античастицами проводится с помощью горизонтальной полосы (макроса) над символами, соответствующими значкупротон (п),электрон (e) инейтрон (п).
Атомов, состоящих из античастиц, в природе не существует. природа потому что они были бы уничтожены обычной материей. Лишь очень небольшое количество было успешно создано в экспериментах, направленных на образование антиатомов.
Открытие антивещества
Существование антивещества было теоретизировано в 1928 году английским физиком Полем Дираком (1902-1984), когда он намеревался сформулировать математическое уравнение, объединяющее принципы относительность Альберт Эйнштейн и квантовая физика пользователя Нильса Бора.
Эта трудная теоретическая работа была успешно решена, и отсюда был сделан вывод, что должна существовать частица, аналогичная электрону, но с положительным электрическим зарядом. Эта первая античастица была названа антиэлектроном, и сегодня известно, что ее встреча с обычным электроном приводит к взаимной аннигиляции и генерации фотонов (гамма-лучей).
Следовательно, можно было думать о существовании антипротонов и антинейтронов. Теория Дирака была подтверждена в 1932 году, когда позитроны были открыты при взаимодействии космических лучей с обычным веществом.
С тех пор наблюдается взаимная аннигиляция электрона и антиэлектрона. Их встреча представляет собой систему, известную как позитроний период полураспада никогда не превышает 10-10 или 10-7 секунд.
Впоследствии в ускорителе частиц в Беркли (Калифорния, 1955) стало возможно производить антипротоны и антинейтроны посредством столкновений атомов высоких энергий, следуя формуле Эйнштейна E = m.c2 (энергия равна масса от скорость света в квадрате).
Точно так же в 1995 году первый антиатом был получен благодаря Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН). Этим европейским физикам удалось создать атом водорода или антиводорода антивещества, состоящий из позитрона, вращающегося вокруг антипротона.
Свойства антивещества
Недавние исследования антивещества показывают, что оно так же стабильно, как и обычное вещество. Однако его электромагнитные свойства противоположны свойствам материи.
Его было нелегко изучить глубоко, учитывая огромные денежные затраты, связанные с его производством в лаборатории (около 62 500 миллионов долларов США за миллиграмм созданного) и его очень короткую продолжительность.
Самый успешный случай создания антивещества в лаборатории длился около 16 минут. Тем не менее, эти недавние опыты привели к интуиции, что материя и антивещество могут иметь разные свойства.
Где находится антивещество?
Это одна из загадок антивещества, которой существует множество возможных объяснений. Большинство теорий о происхождении вселенная признать, что вначале они существовали пропорции подобие материи и антивещества.
Однако в настоящее время наблюдаемая Вселенная, по-видимому, состоит исключительно из обычной материи. Возможные объяснения этого изменения указывают на взаимодействие вещества и антивещества с темная материя, или к начальной асимметрии между количеством вещества и антивещества, произведенного во время большой взрыв.
Что мы действительно знаем, так это то, что естественное производство античастиц происходит в кольцах Ван Аллена на нашей планете. Эти кольца расположены примерно в двух тысячах километров от поверхности и таким образом реагируют, когда гамма-лучи падают на поверхность. атмосфера Внешний вид.
Это антивещество имеет тенденцию к слипанию, поскольку в этой области недостаточно обычного вещества, чтобы аннигилировать, и некоторые ученые думают, что этот ресурс можно использовать для «извлечения» антивещества.
Для чего антивещество?
Антивещество еще не нашло практического применения в человеческой промышленности из-за его очень высокого расходы и требовательный технологии что подразумевает его производство и транспортировку. Однако некоторые приложения уже стали реальностью.
Например, выполняется сканирование с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), которое показало, что использование антипротонов при лечении рака возможно и, возможно, более эффективно, чем современные протонные методы (радиотерапия).
Однако основное применение антивещества - это источник Энергия. Согласно уравнениям Эйнштейна, аннигиляция вещества и антивещества высвобождает столько энергии, что уничтожение килограмма вещества / антивещества было бы в десять миллиардов раз более продуктивным, чем любое другое. химическая реакция и в десять тысяч раз больше, чем при делении ядер.
Если эти реакции можно будет контролировать и использовать, все отрасли промышленности и даже транспорт изменятся. Например, десять миллиграммов антивещества могут разогнать космический корабль до Марс.