- Što je antimaterija?
- Otkriće antimaterije
- Svojstva antimaterije
- Gdje se nalazi antimaterija?
- Čemu služi antimaterija?
Objašnjavamo što je antimaterija, kako je otkrivena, njezina svojstva, razlike s materijom i gdje se nalazi.
Što je antimaterija?
U fizici čestica, antimaterija je vrsta materije od koje se sastojiantičestice, umjestočestice obični. To je rjeđa vrsta materija.
Antimaterija je vrlo slična običnoj materiji, jedina razlika je u električno punjenje čestica i u nekim kvantnim brojevima. Dakle, antielektron, također tzvpozitron, To je antičestica elektrona, koja ima ista svojstva osim naboja koji je pozitivan. Antineutroni su, s druge strane, neutralni (kao neutroni), ali su im magnetski momenti suprotni. Konačno, antiprotoni se razlikuju od protona po tome što su negativno nabijeni.
Međudjelovanjem, antimaterija i materija se međusobno uništavaju nakon nekoliko trenutaka, oslobađajući ogromne količineEnergija u obliku fotona visoke energije (gama zraka) i drugih parova elementarna čestica-antičestica.
U studijama ofizički Razlikuje se između čestica i antičestica pomoću vodoravne trake (makroa) iznad simbola koji odgovarajuproton (p),elektron (e) ineutron (n).
Atomi sastavljeni od antičestica ne postoje prirodno u priroda jer bi bili uništeni običnom materijom. Samo vrlo mala količina uspješno je stvorena u eksperimentima usmjerenim na stvaranje anti-atoma.
Otkriće antimaterije
Postojanje antimaterije teoretizirao je 1928. engleski fizičar Paul Dirac (1902-1984) kada je krenuo formulirati matematičku jednadžbu koja kombinira principe relativnosti Albert Einstein i kvantna fizika autora Nielsa Bohra.
Ovaj mukotrpan teorijski rad je uspješno riješen i odatle se proizlazi zaključak da mora postojati čestica analogna elektronu, ali s pozitivnim električnim nabojem. Ova prva antičestica nazvana je antielektron i danas je poznato da njezin susret s običnim elektronom dovodi do međusobnog uništenja i stvaranja fotona (gama zraka).
Stoga je bilo moguće razmišljati o postojanju antiprotona i antineutrona. Diracova teorija potvrđena je 1932. godine, kada su otkriveni pozitroni u interakciji između kozmičkih zraka i obične materije.
Od tada se opaža međusobno poništavanje elektrona i antielektrona. Njihov susret čini sustav poznat kao pozitronij, poluživot nikad ne prelazi 10-10 ili 10-7 sekundi.
Nakon toga, u Berkeleyjevom akceleratoru čestica (Kalifornija, 1955.) bilo je moguće proizvesti antiprotone i antineutrone putem atomskih sudara visoke energije, slijedeći Einsteinovu formulu E = m.c2 (energija jednaka masa po brzina svjetlosti na kvadrat).
Slično, 1995. prvi anti-atom dobiven je zahvaljujući Europskoj organizaciji za nuklearna istraživanja (CERN). Ovi europski fizičari uspjeli su stvoriti vodikov atom antimaterije ili antivodikov atom, sastavljen od pozitrona koji kruži oko antiprotona.
Svojstva antimaterije
Nedavna istraživanja antimaterije sugeriraju da je ona stabilna kao i obična materija. Međutim, njegova su elektromagnetska svojstva inverzna onima materije.
Nije ga bilo lako dubinski proučiti s obzirom na ogromne novčane troškove za njegovu proizvodnju u laboratoriju (oko 62 500 milijuna USD po stvorenom miligramu) i njegovo vrlo kratko trajanje.
Najuspješniji slučaj stvaranja antimaterije u laboratoriju trajao je oko 16 minuta. Čak i tako, ova nedavna iskustva dovela su do intuicije da materija i antimaterija možda nemaju potpuno ista svojstva.
Gdje se nalazi antimaterija?
Ovo je jedna od misterija antimaterije, za koju postoji mnogo mogućih objašnjenja. Većina teorija o podrijetlu svemir prihvatiti da su u početku postojali proporcije poput materije i antimaterije.
Međutim, trenutno se čini da se svemir koji se može promatrati sastoji samo od obične materije. Moguća objašnjenja za ovu promjenu upućuju na interakcije materije i antimaterije s tamna tvar, ili na početnu asimetriju između količine materije i antimaterije proizvedene tijekom veliki prasak.
Ono što znamo je da se prirodna proizvodnja antičestica odvija u Van Allenovim prstenovima našeg planeta. Ti se prstenovi nalaze oko dvije tisuće kilometara od površine i na taj način reagiraju kada gama zrake udare u atmosfera Vanjski.
Ova antimaterija ima tendenciju zgrušavanja, budući da u tom području nema dovoljno obične materije koja bi se sama poništila, a neki znanstvenici misle da bi se taj resurs mogao iskoristiti za "vađenje" antimaterije.
Čemu služi antimaterija?
Antimaterija još nema mnogo praktične primjene u ljudskoj industriji, zbog svoje vrlo visoke troškovi i zahtjevne tehnologija što podrazumijeva njegovu proizvodnju i rukovanje. Međutim, određene su aplikacije već stvarnost.
Na primjer, provode se pozitronska emisijska tomografija (PET), što je sugeriralo da je uporaba antiprotona u liječenju raka moguća i možda učinkovitija od trenutnih protonskih tehnika (radioterapija).
Međutim, glavna primjena antimaterije je kao izvor Energija. Prema Einsteinovim jednadžbama, anihilacija materije i antimaterije oslobađa toliko energije da bi kilogram anihilacije materije/antimaterije bio deset milijardi puta produktivniji od bilo kojeg kemijska reakcija i deset tisuća puta više od nuklearne fisije.
Ako se te reakcije mogu kontrolirati i iskoristiti, promijenit će se sve industrije, pa čak i transport. Na primjer, deset miligrama antimaterije moglo bi pokrenuti letjelicu do Mars.