En av de mest interessante oppgavene moderne vitenskap står overfor er å avdekke universets mysterier. Det er kjent at alt i verden består av materie eller substans. Men i henhold til forskeres antagelser, i øyeblikket av Big Bang, ble ikke bare stoffet som utgjør alle gjenstandene i den omkringliggende verden dannet, men også den såk alte antimaterie, antimaterie og derfor antipartiklene til matter.
Antipartikkel av elektronet
Den første antipartikkelen hvis eksistens ble forutsagt og deretter vitenskapelig bevist, var positronen.
For å forstå opprinnelsen til denne antipartikkelen, er det verdt å referere til strukturen til atomet. Det er kjent at kjernen til et atom inneholder protoner (positivt ladede partikler) og nøytroner (partikler som ikke har en ladning). Elektroner sirkulerer i banene deres – partikler med negativ elektrisk ladning.
Positron er antipartikkelen til elektronet. Den har en positiv ladning. I fysikk ser symbolet for et positron slik ut: e+ (symbolet som brukes for å betegne et elektron ere-). Denne antipartiklen vises som et resultat av radioaktivt forfall.
Hvordan er et positron forskjellig fra et proton?
Ladingen til positronet er positiv, så forskjellen fra elektronet og nøytronet er åpenbar. Men protonet, i motsetning til elektronet og nøytronet, har også en positiv ladning. Noen mennesker gjør feilen ved å tro at et positron og et proton i hovedsak er det samme.
Forskjellen er at et proton er en partikkel, en del av stoffet, materie som utgjør vår verden, som er en del av hver atomkjerne. Positronet er antipartikkelen til elektronet. Det har ingenting med protonet å gjøre, bortsett fra en positiv ladning.
Hvem oppdaget positronen?
For første gang ble eksistensen av positronet foreslått av den engelske fysikeren Paul Dirac i 1928. Hypotesen hans var at en antipartikkel med positiv ladning tilsvarer elektronet. I tillegg foreslo Dirac at etter å ha møtt begge partiklene ville de forsvinne, og frigjøre en stor mengde energi i prosessen. En annen av hypotesene hans var at det er en omvendt prosess der det dukker opp et elektron og en partikkel som er omvendt til det. Bildet viser sporene til et elektron og dets antipartikler
Flere år senere oppdaget fysiker Carl Anderson (USA), som fotograferte partikler med et skykammer og studerte sporene deres, spor av partikler som ligner på elektroner. Imidlertid hadde sporene en omvendt krumning fra magnetfeltet. Derfor var ladningen deres positiv. Forholdet mellom partikkelladning og masse var det samme som for et elektron. Dermed ble Diracs teori bekreftet eksperimentelt. Anderson gaDenne antipartikkelen kalles positron. For sin oppdagelse ble forskeren tildelt Nobelprisen i fysikk.
Det koblede systemet av elektron og positron kalles "positronium".
Annihilation
Begrepet "utslettelse" er oversatt som "forsvinning" eller "ødeleggelse". Da Paul Dirac foreslo at partikkelelektronet og antipartikkelen til elektronet vil forsvinne i en kollisjon, var det deres utslettelse som var ment. Med andre ord beskriver dette begrepet prosessen med interaksjon mellom materie og antimaterie, som fører til deres gjensidige forsvinning og frigjøring av energiressurser under denne prosessen. Som sådan skjer ikke ødeleggelsen av materie, den begynner bare å eksistere i en annen form.
Under kollisjonen mellom et elektron og et positron, produseres fotoner - kvanta av elektromagnetisk stråling. De har verken ladning eller hvilemasse.
Det er også en omvendt prosess som kalles "fødsel av et par". I dette tilfellet vises partikkelen og antipartikkelen som et resultat av elektromagnetisk eller annen interaksjon.
Selv når ett positron og ett elektron kolliderer, frigjøres energi. Det er nok å forestille seg hva kollisjonen mellom mange partikler og antipartikler vil føre til. Energipotensialet til utslettelse for menneskeheten er uvurderlig.
Antiproton og antinøytron
Det er logisk å anta at siden elektronets antipartikkel eksisterer i naturen, bør andre fundamentale partiklerhar antipartikler. Antiprotonet og antinøytronet ble oppdaget i henholdsvis 1955 og 1956. Et antiproton har en negativ ladning, et antinøytron har ingen ladning. Åpne antipartikler kalles antinukleoner. Antimaterie har altså følgende form: atomkjernene består av antinukleoner, og positroner går i bane rundt kjernen.
I 1969 ble den første isotopen av antihelium oppnådd i USSR.
I 1995 ble antihydrogen utviklet ved CERN (det europeiske kjernefysiske forskningslaboratoriet).
Å få antimaterie og dens betydning
Som det ble sagt, er antipartiklene til elektronet, protonet og nøytronet i stand til å utslette med sine opprinnelige partikler, og generere energi under kollisjonen. Derfor er studiet av disse fenomenene av stor betydning for ulike vitenskapsfelt.
Å få antimaterie er en ekstremt lang, arbeidskrevende og kostbar prosess. For dette bygges det spesielle partikkelakseleratorer og magnetiske feller, som skal holde på den resulterende antimaterie. Antimaterie er det dyreste stoffet til dags dato.
Hvis produksjonen av antimaterie kunne settes i drift, ville menneskeheten være forsynt med energi i mange år. I tillegg kan antimaterie brukes til å lage rakettdrivstoff, fordi dette drivstoffet faktisk ville blitt oppnådd ganske enkelt ved kontakt mellom antimaterie og et hvilket som helst stoff.
Antimatter-trussel
Som mange oppdagelser gjort av mennesker, kan oppdagelsen av elektron- og nukleon-antipartikler gi menneskeren alvorlig trussel. Alle kjenner kraften til atombomben og ødeleggelsene den kan forårsake. Men eksplosjonens kraft under kontakten mellom materie og antimaterie er kolossal og mange ganger større enn kraften til en atombombe. Derfor, hvis en "antibombe" blir oppfunnet en dag, vil menneskeheten sette seg selv på randen av selvdestruksjon.
Hvilke konklusjoner kan vi trekke?
- Universet består av materie og antimaterie.
- Antipartiklene til elektronet og nukleonene kalles "positron" og "antinukleoner".
- Antipartikler har motsatt ladning.
- Kollisjonen mellom materie og antimaterie fører til utslettelse.
- Utslettelsesenergien er så stor at den både kan tjene en persons fordel og true hans eksistens.
