- Какво е антиматерия?
- Откриване на антиматерия
- Свойства на антиматерия
- Къде се намира антиматерия?
- За какво е антиматерията?
Обясняваме какво е антиматерията, как е открита, нейните свойства, разликите с материята и къде се намира.
Какво е антиматерия?
Във физиката на елементарните частици антиматерията е вид материя, съставена отантичастици, вместочастици обикновени. Това е по-рядко срещан вид материя.
Антиматерията е много подобна на обикновената материя, единствената разлика е в електрически заряд на частиците и в някои квантови числа. По този начин, антиелектрон, наричан ощепозитрон, Това е античастицата на електрона, която има същите свойства, с изключение на заряда, който е положителен. Антинеутроните, от друга страна, са неутрални (като неутроните), но техните магнитни моменти са противоположни. И накрая, антипротоните се различават от протоните по това, че са отрицателно заредени.
Чрез взаимодействието си антиматерията и материята се унищожават взаимно след няколко мига, освобождавайки огромни количестваЕнергия под формата на високоенергийни фотони (гама лъчи) и други двойки елементарни частици-античастици.
В проучвания нафизически Прави се разграничение между частици и античастици с помощта на хоризонтална лента (макро) над символите, съответстващи напротон (п),електрон (д) инеутрон (н).
Атомите, съставени от античастици, не съществуват естествено в природата защото те биха били унищожени с обикновена материя. Само много малко количество е успешно създадено в експерименти, насочени към образуването на анти-атоми.
Откриване на антиматерия
Съществуването на антиматерия е теоретизирано през 1928 г. от английския физик Пол Дирак (1902-1984), когато той се заема да формулира математическо уравнение, комбиниращо принципите на относителността Алберт Айнщайн и квантова физика от Нилс Бор.
Тази трудна теоретична работа беше успешно решена и от там се стигна до заключението, че трябва да има частица, аналогична на електрона, но с положителен електрически заряд. Тази първа античастица се нарича антиелектрон и днес е известно, че срещата й с обикновен електрон води до взаимно унищожаване и генериране на фотони (гама лъчи).
Следователно беше възможно да се мисли за съществуването на антипротони и антинеутрони. Теорията на Дирак е потвърдена през 1932 г., когато са открити позитрони при взаимодействието между космическите лъчи и обикновената материя.
Оттогава се наблюдава взаимното унищожаване на електрон и антиелектрон. Тяхната среща представлява система, известна като позитроний, полуживотът никога не надвишава 10-10 или 10-7 секунди.
Впоследствие в ускорителя на частици Бъркли (Калифорния, 1955 г.) беше възможно да се произвеждат антипротони и антинеутрони чрез високоенергийни атомни сблъсъци, следвайки формулата на Айнщайн за E = m.c2 (енергията е равна маса от скоростта на светлината на квадрат).
По същия начин през 1995 г. първият антиатом е получен благодарение на Европейската организация за ядрени изследвания (CERN). Тези европейски физици успяха да създадат антиматериен водороден или антиводороден атом, съставен от позитрон, обикалящ около антипротон.
Свойства на антиматерия
Последните изследвания на антиматерията показват, че тя е толкова стабилна, колкото и обикновената материя. Въпреки това, неговите електромагнитни свойства са обратни на тези на материята.
Не беше лесно да се проучи задълбочено, като се имат предвид огромните парични разходи, свързани с производството му в лаборатория (около 62 500 милиона долара за създаден милиграм) и много кратка продължителност.
Най-успешният случай на създаване на антиматерия в лабораторията продължи около 16 минути. Въпреки това, тези скорошни преживявания доведоха до интуицията, че материята и антиматерията може да нямат точно същите свойства.
Къде се намира антиматерия?
Това е една от мистериите на антиматерията, за която има много възможни обяснения. Повечето от теориите за произхода на Вселената приемете, че в началото те са съществували пропорции подобни на материята и антиматерията.
В момента обаче видимата Вселена изглежда е съставена единствено от обикновена материя. Възможните обяснения за тази промяна сочат към взаимодействията на материята и антиматерията с тъмна материя, или до първоначална асиметрия между количеството материя и антиматерия, произведени по време на голям взрив.
Това, което знаем, е, че производството на естествени античастици се извършва в пръстените на Ван Алън на нашата планета. Тези пръстени са разположени на около две хиляди километра от повърхността и реагират по този начин, когато гама-лъчите попаднат в атмосфера Екстериор.
Тази антиматерия има тенденция да се събира заедно, тъй като в този регион няма достатъчно обикновена материя, която да се унищожи, и някои учени смятат, че този ресурс може да се използва за „извличане“ на антиматерия.
За какво е антиматерията?
Антиматерията все още няма много практически приложения в човешките индустрии, поради много високото си съдържание разходи и взискателните технология което предполага неговото производство и обработка. Някои приложения обаче вече са реалност.
Например, се извършват позитронно-емисионна томография (PET), което предполага, че използването на антипротони при лечение на рак е възможно и може би по-ефективно от настоящите протонни техники (радиотерапии).
Въпреки това, основното приложение на антиматерията е като източник на Енергия. Според уравненията на Айнщайн, унищожаването на материя и антиматерия освобождава толкова много енергия, че един килограм унищожаване на материя/антиматерия би бил десет милиарда пъти по-продуктивен от всяко химическа реакция и десет хиляди пъти повече от ядреното делене.
Ако тези реакции могат да бъдат контролирани и впрегнати, всички индустрии и дори транспортът ще се променят. Например десет милиграма антиматерия могат да задвижат космически кораб до Марс.