反物質とは何ですか？
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現在までに入手可能なデータに基づくと、反銀河、反星または他の大きな反物質オブジェクトがあります。そして、これは非常に奇妙です。ビッグバン理論によれば、私たちの宇宙の誕生の瞬間に、同じ量の物質と反物質が現れました、そして後者がどこに行ったのかは明らかではありません。現在、この現象には2つの説明があります。爆発直後に反物質が消失したか、宇宙の一部の遠方に存在し、まだ発見されていません。この非対称性は、現代物理学における最も重要な未解決の問題の1つです。
反物質-反粒子からなる物質-スピンと質量は同じであるが、相互作用の他のすべての特性（電荷と色電荷、バリオンとレプトンの量子数）の符号が互いに異なる、いくつかの素粒子の「鏡面反射」。一部の粒子、たとえば光子は、反粒子を持たないか、同じことですが、それ自体に関して反粒子です。
今日、反粒子は反応すると考えられています物質の構造を決定する基本的な力（強い相互作用、原子核の形成、電磁、原子と分子の形成）はまったく同じであるため、反物質の構造は「通常の」物質の構造と同じである必要があります。
接頭辞「アンチ」は何を意味しますか？
通常、このプレフィックスを使用して反対の現象を指定します。反物質に関しては、反対の電荷、磁気モーメント、およびその他のいくつかの特性を持つ素粒子の類似体が含まれます。もちろん、粒子のすべての特性を元に戻すことはできません。たとえば、質量と寿命は常に正である必要があり、それらに焦点を当てると、粒子は1つのカテゴリ（たとえば、陽子または中性子）に起因する可能性があります。
陽子と反陽子を比較すると、それらの特性は同じです。両方の質量は938.2719（98）メガエレクトロンボルト、スピン1/2です。しかし、陽子の電荷は1で、反陽子の電荷はマイナス1で、バリオン数（3つのクォークからなる強く相互作用する粒子の数を決定します）はそれぞれ1とマイナス1です。
ヒッグス粒子や光子などの一部の粒子には反類似体がなく、真の中性粒子と呼ばれます。
ほとんどの反粒子と粒子「ペア誕生」と呼ばれるプロセスで現れます。このようなペアを形成するには、高いエネルギー、つまり膨大な速度が必要です。自然界では、宇宙線が地球の大気、大質量星の内部、パルサーや活動銀河核の近くで衝突すると、反粒子が発生します。科学者はこのために加速器衝突型加速器も使用します。
反物質はどこに「採掘」され、保管されていますか？
反物質は大型ハドロンで採掘される衝突型加速器は、陽子のビームが金属ターゲットに衝突した後に反陽子の雲を収集し、その後の実験で使用できるように飛行粒子の速度を注意深く減速します。
著者: マクシミリアン・ブライス、CERN— CERN ドキュメント サーバー、CC BY-SA 3.0、https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=29068932
陽電子のような帯電した反物質粒子反陽子は、いわゆるペニングトラップに保存できます。それらは小さな粒子加速器のようなものです。それらの内部では、粒子がらせん状に移動し、磁場と電場が粒子をトラップの壁に衝突させないようにします。
ただし、ペニングのトラップは反水素のような中性粒子。それらは電荷を持たないので、これらの粒子は電界に閉じ込めることができません。それらはIoffeのトラップに閉じ込められています。これは、磁場がすべての方向に大きくなる空間の領域を作成することによって機能します。反物質の粒子は、磁場が最も弱い領域に詰まります。
地球の磁場は、反物質のトラップとして機能することができます。反陽子は、地球の周りの特定のゾーン、つまりヴァンアレン帯で発見されました。
なぜ反物質を手に入れるのがとても難しいのですか？
この謎を研究することで、物質を登録するのははるかに困難です。安定した状態の反粒子は自然界ではまだ見つかっていません。問題は、物質と反物質が「接触」すると消滅する（相互に破壊し合う）ことです。反物質を実験室で入手することはかなり可能ですが、それを封じ込めることは非常に困難です。これまでのところ、科学者はこれを数分以内に行うことしかできていません。
反物質貯蔵の問題は本当の頭痛の種です反陽子と陽電子は、通常の物質の粒子と出会うとすぐに消滅するため、物理学者にとっては苦痛です。それらを維持するために、科学者は大惨事を防ぐことができる狡猾な装置を考え出さなければなりませんでした。帯電した反粒子は、ミニチュア加速器に似た、いわゆるペニングトラップに保存されます。その強力な磁場と電場は、陽電子と反陽子がデバイスの壁に衝突するのを防ぎます。ただし、このようなデバイスは、反水素原子のような中性の物体では機能しません。この場合、Ioffeトラップが開発されました。その中の反原子の保持は磁場のために起こります。
反物質は何ができるのですか？
ほんの一握りの反物質が生成することができます膨大な量のエネルギー。これにより、未来のサイエンスフィクション車両に人気のある燃料になります。一般に、反物質ロケットエンジンは仮想的に可能です。主な制限は、それを使用するのに十分な反物質の蓄積です。
ちなみに、1 ミリグラムの反物質のエネルギーは火星に飛べるのに十分な量です。
現在、利用可能なテクノロジーはありませんこの用途に必要な範囲での反物質の大量生産または収集。ただし、少数の科学者が運動と記憶のシミュレーションに関する研究を行っています。これらには、それぞれウエスタンリザーブアカデミーとケント州立大学で働いていたロナンキーンとウェイミンチャン、そしてワシントン州立大学のマークウェーバーと彼の同僚が含まれます。いつの日か、大量の反物質を作り出したり集めたりする方法を見つけることができれば、彼らの研究は反物質を使った恒星間航行を実現するのに役立つかもしれません。
なぜ私たちはまだこのエネルギー源を使用していないのですか？
反物質と物質の消滅は大量のエネルギーを放出します。反物質のグラムは、核爆弾のサイズの爆発を引き起こす可能性があります。しかし、人間はほとんど反物質を生成していません。
反物質生産の非効率性は甚大です。反物質を入手するコストを考慮すると、投資したエネルギーの10億分の1（10-10）しか取り戻すことができません。科学者がCERNでこれまでに生成したすべての反物質を収集し、それを物質で消滅させることができれば、1つの電球を数分間オンにするのに十分なエネルギーしかありません。
粒子加速器で作成されたすべての反陽子フェルミラボのテバトロンはわずか15ナノグラムです。 CERNで生産されたものは約1ナノグラムです。現在までに、ドイツのDESYは約2ナノグラムの陽電子を生成しました。
人間がこれまでに生成したすべての反物質が一度に破壊された場合、生成されたエネルギーはお茶を沸騰させるのに十分ではありません。
問題は効率とコストです反物質の製造と保管。 1グラムの反物質の生産には、約2,500万キロワット時のエネルギーと100万ドル以上が必要になります。
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