- Ce este antimateria?
- Descoperirea antimateriei
- Proprietăți antimaterie
- Unde se găsește antimateria?
- Pentru ce este antimateria?
Vă explicăm ce este antimateria, cum a fost descoperită, proprietățile ei, diferențele cu materia și unde se găsește.
Ce este antimateria?
În fizica particulelor, antimateria este tipul de materie alcătuit dinantiparticule, in loc departicule comun. Este un tip mai puțin frecvent de materie.
Antimateria este foarte asemănătoare cu materia comună, singura diferență este în incarcare electrica a particulelor și în unele numere cuantice. Astfel, un antielectron, numit șiPozitron, Este antiparticula electronului, care are aceleași proprietăți, cu excepția sarcinii, care este pozitivă. Antineutronii, pe de altă parte, sunt neutri (ca neutronii), dar momentele lor magnetice sunt opuse. În cele din urmă, antiprotonii diferă de protoni prin faptul că sunt încărcați negativ.
Interacționând, antimateria și materia se anihilează reciproc după câteva momente, eliberând cantități uriașe deEnergie sub formă de fotoni de înaltă energie (raze gamma) și alte perechi elementare particule-antiparticule.
În studiile defizic Se face o distincție între particule și antiparticule folosind o bară orizontală (macro) peste simbolurile corespunzătoareproton (p),electron (e) șineutroni (n).
Atomii formați din antiparticule nu există în mod natural în natură pentru că ar fi anihilate cu materia obişnuită. Doar o cantitate foarte mică a fost creată cu succes în experimente care vizează formarea de anti-atomi.
Descoperirea antimateriei
Existența antimateriei a fost teoretizată în 1928 de către fizicianul englez Paul Dirac (1902-1984), când și-a propus să formuleze o ecuație matematică care să combine principiile relativitatea Albert Einstein și fizică cuantică de Niels Bohr.
Această muncă teoretică grea a fost rezolvată cu succes și de acolo s-a ajuns la concluzia că trebuie să existe o particulă analogă cu electronul, dar cu sarcină electrică pozitivă. Această primă antiparticulă a fost numită antielectron și astăzi se știe că întâlnirea ei cu un electron obișnuit duce la anihilarea reciprocă și generarea de fotoni (raze gamma).
Prin urmare, a fost posibil să ne gândim la existența antiprotonilor și a antineutronilor. Teoria lui Dirac a fost confirmată în 1932, când pozitronii au fost descoperiți în interacțiunea dintre razele cosmice și materia obișnuită.
De atunci s-a observat anihilarea reciprocă a unui electron și a unui antielectron. Întâlnirea lor constituie un sistem cunoscut ca pozitroniu, timpul de înjumătățire nu depășește niciodată 10-10 sau 10-7 secunde.
Ulterior, în acceleratorul de particule Berkeley (California, 1955) a fost posibil să se producă antiprotoni și antineutroni prin ciocniri atomice de înaltă energie, urmând formula lui Einstein de E = m.c2 (energia este egală masa de viteza luminii pătrat).
În mod similar, în 1995 a fost obținut primul anti-atom datorită Organizației Europene pentru Cercetare Nucleară (CERN). Acești fizicieni europeni au reușit să creeze un atom de hidrogen sau antihidrogen de antimaterie, alcătuit dintr-un pozitron care orbitează un antiproton.
Proprietăți antimaterie
Cercetări recente asupra antimateriei sugerează că este la fel de stabilă ca materia obișnuită. Cu toate acestea, proprietățile sale electromagnetice sunt inverse cu cele ale materiei.
Nu a fost ușor să-l studiem în profunzime, având în vedere costurile monetare enorme pe care le presupune producerea lui într-un laborator (aproximativ 62.500 milioane USD per miligramul creat) și durata foarte scurtă.
Cel mai de succes caz de creare a antimateriei în laborator a durat aproximativ 16 minute. Chiar și așa, aceste experiențe recente au condus la intuiția că materia și antimateria ar putea să nu aibă exact aceleași proprietăți.
Unde se găsește antimateria?
Acesta este unul dintre misterele antimateriei, pentru care există multe explicații posibile. Cele mai multe dintre teoriile despre originea univers acceptă că la început au existat proporții asemănător materiei și antimateriei.
Cu toate acestea, în prezent, universul observabil pare să fie compus numai din materie obișnuită. Posibilele explicații pentru această schimbare indică interacțiunile materiei și antimateriei cu materie întunecată, sau la o asimetrie inițială între cantitatea de materie și antimaterie produsă în timpul Big Bang.
Ceea ce știm este că producțiile naturale de antiparticule au loc în inelele Van Allen ale planetei noastre. Aceste inele sunt situate la aproximativ două mii de kilometri de suprafață și reacționează în acest fel atunci când razele gamma lovesc atmosfera Exterior.
Această antimaterie tinde să se aglomereze, deoarece nu există suficientă materie obișnuită în acea regiune pentru a se anihila, iar unii oameni de știință cred că această resursă ar putea fi folosită pentru a „extrage” antimaterie.
Pentru ce este antimateria?
Antimateria nu are încă multe utilizări practice în industriile umane, din cauza ei foarte ridicată cheltuieli si cei pretentiosi tehnologie care presupune producerea și manipularea acestuia. Cu toate acestea, anumite aplicații sunt deja o realitate.
De exemplu, se efectuează tomografii cu emisie de pozitroni (PET), ceea ce a sugerat că utilizarea antiprotonilor în tratamentul cancerului este posibilă și poate mai eficientă decât tehnicile actuale cu protoni (radioterapii).
Cu toate acestea, principala aplicație a antimateriei este ca sursă de Energie. Conform ecuațiilor lui Einstein, anihilarea materiei și a antimateriei eliberează atât de multă energie, încât un kilogram de materie/antimaterie anihilată ar fi de zece miliarde de ori mai productiv decât oricare. reactie chimica și de zece mii de ori mai mult decât fisiunea nucleară.
Dacă aceste reacții pot fi controlate și valorificate, toate industriile și chiar transportul se vor schimba. De exemplu, zece miligrame de antimaterie ar putea propulsa o navă spațială până la Marte.