Шта је антиматерија?
Објекти универзума - галаксије, звезде, квазари, планете, супернове, животиње и људи
На основу података доступних до данас, брпостоје антигалаксије, анти-звезде или други велики антиматеријски објекти. И ово је врло чудно: према теорији Великог праска, у тренутку рођења нашег Универзума појавила се иста количина материје и антиматерије, а где је потоњи отишао није јасно. Тренутно постоје два објашњења за овај феномен: или је антиматерија нестала одмах након експлозије, или постоји у неким удаљеним деловима универзума, а ми је једноставно још нисмо открили. Ова асиметрија је један од најважнијих нерешених проблема савремене физике.
Антиматерија - материја састављена од античестица -„Огледала одсјаја“ низа елементарних честица које имају исти спин и масу, али се међусобно разликују по знацима свих осталих карактеристика интеракције: електричног и набоја у боји, барионских и лептонских квантних бројева. Неке честице, на пример фотон, немају античестице или, што је иста ствар, јесу античестице у односу на себе.
Данас се верује да античестице реагују нафундаменталне силе које одређују структуру материје (јака интеракција, формирајући језгра и електромагнетне, формирајући атоме и молекуле), потпуно су исте, стога би структура антиматерије требало да буде иста као и структура „нормалне“ материје.
Шта значи префикс „анти“?
Овај префикс обично користимо заозначе супротну појаву. Што се тиче антиматерије - она укључује аналоге елементарних честица са супротним наелектрисањем, магнетним моментом и неким другим карактеристикама. Наравно, сва својства честице не могу се поништити. На пример, маса и животни век морају увек остати позитивни, фокусирајући се на њих, честице се могу приписати једној категорији (на пример, протони или неутрони).
Ако упоредимо протон и антипротон, онда некењихове карактеристике су исте: маса оба је 938,2719 (98) мегаелектронволта, спин ½. Али електрично наелектрисање протона је 1, а антипротон има минус 1, барионски број (који одређује број јако интерактивних честица које се састоје од три кварка) је 1, односно минус 1.
Неке честице, као што су Хигсов бозон и фотон, немају антианалоге и називају се правим неутралним.
Већина античестица заједно са&нбсп;честицамапојављују у процесу који се зове „рађање у пару“. За формирање таквог пара потребна је велика енергија, односно огромна брзина. У природи, античестице настају када се космички зраци сударе са Земљином атмосфером, унутар масивних звезда, близу пулсара и активних галактичких језгара. Научници за ово користе и акцелераторе судараче.
Где се антиматерија „копа“ и чува?
Антиматерија се копа у Великом хадронусударач, прикупља облаке антипротона након што се сноп протона судари са металном метом и пажљиво успорава летеће честице како би се могле користити у наредним експериментима.&нбсп;
Аутор: Максимилијен Брис, ЦЕРН — ЦЕРН сервер докумената, ЦЦ БИ-СА 3.0, хттпс://цоммонс.викимедиа.орг/в/индек.пхп?цурид=29068932
Наелектрисане честице антиматерије попут позитронаа антипротони се могу чувати у такозваним Пеннинговим замкама. Они су попут сићушних убрзивача честица. Унутар њих, честице се крећу спирално, док их магнетна и електрична поља спречавају да се сударе са зидовима замке.
Међутим, Пеннингове замке не раденеутралне честице попут антихидрогена. С обзиром да немају наелектрисање, ове честице се не могу ограничити на електрична поља. Они су заробљени у Иоффеовим замкама, које делују тако што стварају простор простора где магнетно поље постаје веће у свим правцима. Честице антиматерије се заглаве у подручју са најслабијим магнетним пољем.
Земљино магнетно поље може деловати као замка за антиматерију. Антипротони су пронађени у одређеним зонама око Земље - Ван Аленовим појасевима зрачења.
Зашто је антиматерију тако тешко добити?
Такође је постало јасно да проучавање ове мистериознесупстанцу је много теже регистровати. Античестице у стабилном стању још се нису среле у природи. Проблем је у томе што се материја и антиматерија при „контакту“ поништавају (међусобно уништавају једна другу). У лабораторијама је сасвим могуће добити антиматерију, иако је прилично тешко задржати. До сада су научници то могли да ураде само за неколико минута.
Питање складиштења антиматерије права је главобољабол за физичаре, јер се антипротони и позитрони тренутно уништавају приликом сусрета са било којим честицама обичне материје. Да би их задржали, научници су морали да смисле лукаве уређаје који могу да спрече катастрофу. Наелектрисане античестице чувају се у такозваној Пеннинговој замци, која подсећа на минијатурни акцелератор. Његово снажно магнетно и електрично поље спречава сударање позитрона и антипротона са зидовима уређаја. Међутим, такав уређај не ради са неутралним објектима попут атома водоника. За овај случај развијена је Иоффе замка. До задржавања антиатома у њему долази због магнетног поља.
За шта је способна антиматерија?
Само шачица антиматерије може да произведеогромна количина енергије. То га чини популарним горивом за футуристичка возила научне фантастике. Генерално, ракетни мотор антиматерије је хипотетички могућ; главно ограничење је накупљање довољно антиматерије да би се користила.
Иначе, енергија од 1 милиграма антиматерије довољна је за лет до Марса.&нбсп;
Тренутно нема доступних технологија замасовна производња или сакупљање антиматерије до мере која је потребна за ову примену. Међутим, мали број научника је истраживао симулацију кретања и складиштења. Ту спадају Ронан Кеене и Веи-Минг Зханг, који су радили на академији Вестерн Ресерве и Државном универзитету Кент, као и Марк Вебер и његове колеге са Универзитета Стате Васхингтон. Једног дана, ако нађемо начин да створимо или сакупимо велике количине антиматерије, њихова истраживања би могла помоћи да међузвездана путовања помоћу антиматерије постану стварност.
Зашто и даље не користимо овај извор енергије?
Уништавање антиматерије и материје можеослобађају огромну количину енергије. Грам антиматерије може изазвати експлозију величине нуклеарне бомбе. Међутим, људи су произвели врло мало антиматерије.
Неефикасност производње антиматерије је огромна.Узимајући у обзир трошкове добијања антиматерије, можете вратити само десетину милијарде (10-10) уложене енергије. Када би научници могли да сакупе сву антиматерију коју смо икада произвели у ЦЕРН-у и да је уништимо материјом, тада би било довољно енергије да се једна сијалица укључи на неколико минута.
Сви антипротони створени у акцелератору честицаТеватрон у Фермилабу има само 15 нанограма. Произведени у ЦЕРН-у су око 1 нанограм. До данас је ДЕСИ у Немачкој произвео приближно 2 нанограма позитрона.
Када би се одједном уништила сва антиматерија коју су људи икада произвели, произведена енергија не би била довољна ни за кување шоље чаја.
Проблем је у ефикасности и ценипроизводња и складиштење антиматерије. За производњу 1 грама антиматерије биће потребно приближно 25 милиона милијарди киловат-сати енергије и више од милион милијарди долара.
Опширније
Генијалност хеликоптер успешно полеће на Марс
Створена је прва тачна мапа света. Шта није у реду са свима осталима?
НАСА је рекла како ће испоручити узорке Марса на Земљу
Спин је прави кутни импулс елементарних честица, који има квантну природу и није повезан са кретањем честице у целини.