- Mi az antianyag?
- Az antianyag felfedezése
- Antianyag tulajdonságai
- Hol található az antianyag?
- Mire való az antianyag?
Elmagyarázzuk, hogy mi az antianyag, hogyan fedezték fel, milyen tulajdonságai vannak, mi a különbség az anyaggal és hol található.
Mi az antianyag?
A részecskefizikában az antianyag az az anyagtípus, amelyből állantirészecskék, ahelyettrészecskék rendes. Ritkábban előforduló típusa ügy.
Az antianyag nagyon hasonlít a közönséges anyaghoz, az egyetlen különbség az elektromos töltés a részecskék közül és néhány kvantumszámban. Így egy antielektron, más névenpozitron, Ez az elektron antirészecskéje, amely ugyanazokkal a tulajdonságokkal rendelkezik, kivéve a töltést, amely pozitív. Az antineutronok viszont semlegesek (mint a neutronok), de mágneses momentumaik ellentétesek. Végül az antiprotonok abban különböznek a protonoktól, hogy negatív töltésűek.
Az antianyag és az anyag kölcsönhatása révén néhány pillanat múlva megsemmisíti egymást, és hatalmas mennyiségű anyag szabadul fel.Energia nagy energiájú fotonok (gamma-sugárzás) és más elemi részecske-antirészecske párok formájában.
Tanulmányaibanfizikai Különbséget teszünk a részecskék és az antirészecskék között egy vízszintes sáv (makró) segítségével a megfelelő szimbólumok felett.proton (p),elektron (e) ésneutron (n).
Az antirészecskékből álló atomok természetesen nem léteznek a természet mert a közönséges anyaggal megsemmisítenék. Az antiatomok képzésére irányuló kísérletekben csak nagyon kis mennyiséget sikerült létrehozni.
Az antianyag felfedezése
Az antianyag létezését 1928-ban Paul Dirac (1902-1984) angol fizikus fogalmazta meg, amikor egy olyan matematikai egyenlet megfogalmazását tűzte ki célul, amely egyesíti a relativitás Albert Einstein és a kvantumfizika írta: Niels Bohr.
Ezt a fáradságos elméleti munkát sikeresen megoldották, és ebből arra a következtetésre jutottak, hogy léteznie kell egy elektronnal analóg, de pozitív elektromos töltésű részecskének. Ezt az első antirészecskét antielektronnak nevezték, és ma már ismert, hogy egy közönséges elektronnal való találkozása kölcsönös megsemmisüléshez és fotonok (gamma-sugárzás) keletkezéséhez vezet.
Ezért el lehetett gondolkodni az antiprotonok és antineutronok létezésén. Dirac elméletét 1932-ben erősítették meg, amikor pozitronokat fedeztek fel a kozmikus sugarak és a közönséges anyag közötti kölcsönhatásban.
Azóta megfigyelték egy elektron és egy antielektron kölcsönös megsemmisülését. Találkozásuk egy olyan rendszert alkot, amelyet ún pozitrónium, felezési ideje soha nem haladja meg a 10-10 vagy 10-7 másodpercet.
Ezt követően a Berkeley részecskegyorsítóban (California, 1955) nagy energiájú atomütközések révén antiprotonokat és antineutronokat lehetett előállítani, követve az Einstein-féle képletet: E = m.c2 (az energia egyenlő tömeg által fénysebesség négyzetes).
Hasonlóképpen, 1995-ben az Európai Nukleáris Kutatási Szervezetnek (CERN) köszönhetően sikerült megszerezni az első antiatomot. Ezeknek az európai fizikusoknak sikerült létrehozniuk egy antianyag-hidrogén- vagy antihidrogénatomot, amely egy antiproton körül keringő pozitronból állt.
Antianyag tulajdonságai
Az antianyaggal kapcsolatos legújabb kutatások azt sugallják, hogy az ugyanolyan stabil, mint a közönséges anyag. Elektromágneses tulajdonságai azonban fordítottak az anyagéval.
Nem volt könnyű mélyrehatóan tanulmányozni, tekintettel a laboratóriumi előállítás óriási pénzköltségeire (kb. 62 500 millió USD/milligramm) és nagyon rövid időtartamára.
Az antianyag létrehozásának legsikeresebb esete a laboratóriumban körülbelül 16 percig tartott. Ennek ellenére ezek a közelmúltbeli tapasztalatok ahhoz az intuícióhoz vezettek, hogy az anyag és az antianyag nem feltétlenül ugyanazokkal a tulajdonságokkal rendelkezik.
Hol található az antianyag?
Ez az antianyag egyik rejtélye, amelyre számos lehetséges magyarázat létezik. A legtöbb elmélet eredete a világegyetem fogadd el, hogy kezdetben léteztek arányokat az anyag és az antianyag hasonlósága.
Jelenleg azonban úgy tűnik, hogy a megfigyelhető univerzum kizárólag közönséges anyagból áll. Ennek a változásnak a lehetséges magyarázatai az anyag és az antianyag kölcsönhatásaira mutatnak rá sötét anyag, vagy kezdeti aszimmetriára az anyag mennyisége és az antianyag között keletkezett a nagy durranás.
Amit tudunk, az az, hogy bolygónk Van Allen gyűrűiben természetes antirészecske-termelés megy végbe. Ezek a gyűrűk körülbelül kétezer kilométerre helyezkednek el a felszíntől, és így reagálnak, amikor gamma-sugarak érik légkör Külső.
Ez az antianyag hajlamos összetapadni, mivel nincs elég közönséges anyag abban a régióban ahhoz, hogy megsemmisítse magát, és egyes tudósok úgy gondolják, hogy ez az erőforrás felhasználható antianyag „kinyerésére”.
Mire való az antianyag?
Az antianyagnak még nem sok gyakorlati felhasználása van az emberi iparban, nagyon magas szintje miatt költségeket és az igényes technológia ami magában foglalja a gyártását és kezelését. Bizonyos alkalmazások azonban már valósággá váltak.
Például pozitronemissziós tomográfiás (PET) vizsgálatokat végeznek, amelyek arra utalnak, hogy az antiprotonok alkalmazása a rákkezelésben lehetséges, és talán hatékonyabb is, mint a jelenlegi protontechnikák (radioterápiák).
Az antianyag fő alkalmazása azonban a forrás Energia. Einstein egyenletei szerint az anyag és az antianyag megsemmisítése annyi energiát szabadít fel, hogy egy kiló anyag/antianyag megsemmisítése tízmilliárdszor produktívabb lenne, mint bármely más kémiai reakció és tízezerszer több, mint az atommaghasadás.
Ha ezek a reakciók ellenőrizhetők és kihasználhatók, minden iparág, sőt a közlekedés is megváltozik. Például tíz milligramm antianyag képes megmozdítani egy űrhajót akár Mars.