Kā iegūt antimateriālu. Antimateriāls, antimateriāls un antiūdeņraža radīšana. Kur viņa ir, šī antiviela
) gan daļiņām, gan antidaļiņām. Tas nozīmē, ka antimatērijas struktūrai jābūt identiskai parastajai matērijai.
Atšķirība starp vielu un antimateriālu ir iespējama tikai vājās mijiedarbības dēļ, taču parastā temperatūrā vāja ietekme ir niecīga.
Kad matērija un antimateriāls mijiedarbojas, tās iznīcinās, un veidojas augstas enerģijas fotoni vai daļiņu un pretdaļiņu pāri. Aprēķināts, ka, mijiedarbojoties 1 kg antimaterijas un 1 kg vielas, izdalīsies aptuveni 1,8·10 17 džouli enerģijas, kas ir līdzvērtīga enerģijai, kas izdalās 42,96 megatonu TNT sprādziena laikā. Visjaudīgākā kodolierīce, kas jebkad eksplodējusi uz planētas, "cara bumba" (masa ~ 20 tonnas), atbilda 57 megatonnām. Jāpiebilst, ka aptuveni 50% enerģijas nukleona-antinukleona pāra iznīcināšanas laikā izdalās neitrīno veidā, kas praktiski nesadarbojas ar vielu.
Diezgan daudz tiek diskutēts par to, kāpēc novērojamā Visuma daļa sastāv gandrīz tikai no matērijas un vai ir vēl citas vietas, kas ir piepildītas, gluži pretēji, gandrīz pilnībā ar antimateriālu; bet līdz šim novērotā matērijas un antimatērijas asimetrija Visumā ir viena no lielākajām neatrisinātajām fizikas problēmām (sk. Visuma Bariona asimetrija). Tiek pieņemts, ka tik spēcīga asimetrija radās pirmajās sekundes daļās pēc Lielā sprādziena.
Kvīts
Pirmais objekts, kas pilnībā sastāvēja no antidaļiņām, bija 1965. gadā sintezētais anti-deuterons; tad tika iegūti arī smagāki antikodoli. 1995. gadā CERN tika sintezēts antiūdeņraža atoms, kas sastāv no pozitrona un antiprotona. Pēdējos gados antiūdeņradis iegūts ievērojamos daudzumos un uzsākta tā īpašību detalizēta izpēte.
Cena
Ir zināms, ka antimateriāls ir visdārgākā viela uz Zemes — saskaņā ar NASA 2006. gada aplēsēm miligrama pozitronu ražošana izmaksāja aptuveni 25 miljonus ASV dolāru. Saskaņā ar 1999. gada aplēsēm viens grams antiūdeņraža būtu 62,5 triljonu dolāru vērts. Saskaņā ar CERN 2001. gada aplēsi, miljardās daļas grama antimateriāla (apjoms, ko CERN izmanto daļiņu un pretdaļiņu sadursmēs desmit gadu laikā) ražošana izmaksāja vairākus simtus miljonu Šveices franku.
Skatīt arī
Piezīmes
Saites
Wikimedia fonds. 2010 .
Sinonīmi:Skatiet, kas ir "Antimatter" citās vārdnīcās:
Antimatērija... Pareizrakstības vārdnīca
antimatērija- antimatērija/, a/… apvienoti. Atsevišķi. Caur defisi.
BET; sk. Fizik. No antidaļiņām veidota viela. ◁ Antimateriāls, ak, ak. * * * Antimateriāls ir matērija, kas veidota no antidaļiņām. Antimateriālu atomu kodoli sastāv no antiprotoniem un antineutroniem, un atomu apvalki ir veidoti no pozitroniem. enciklopēdiskā vārdnīca
ANTIMATERIA Matērija sastāv no antidaļiņām. Antimateriālu atomu kodoli sastāv no antiprotoniem un antineutroniem, un elektronu lomu spēlē pozitroni. Tiek pieņemts, ka pirmajos Visuma veidošanās brīžos antimatērija un matērija ... ... Mūsdienu enciklopēdija
No antidaļiņām veidota viela. Antimateriālu atomu kodoli sastāv no antiprotoniem un antineutroniem, savukārt atomu apvalki ir veidoti no pozitroniem. Antimatērijas uzkrāšanās Visumā vēl nav atklātas. Uz uzlādētiem daļiņu paātrinātājiem iegūti ...... Lielā enciklopēdiskā vārdnīca
ANTIMATERIA, viela, kas sastāv no antidaļiņām, kas visos aspektos ir identiskas parastajām daļiņām, izņemot ELEKTRISKĀ LĀDĒ, GROZĪBU UN MAGNĒTISKO MOMENTU, kam tiem ir pretēja zīme. Kad antidaļiņa, piemēram, pozitrons...... Zinātniskā un tehniskā enciklopēdiskā vārdnīca
Tr Viela, kas veidojas no antidaļiņām (fizikā). Efraima skaidrojošā vārdnīca. T. F. Efremova. 2000... Mūsdienu Efremova krievu valodas skaidrojošā vārdnīca
No antidaļiņām veidota viela. Atomu kodoli va sastāv no protoniem un neitroniem, un elektroni veido atomu čaulas. A. kodoli sastāv no antiprotoniem un antineutroniem, un elektronu vietu to apvalkos aizņem pozitroni. Saskaņā ar mūsdienu teorijas, inde... Fiziskā enciklopēdija
Eksist., sinonīmu skaits: 1 antimatērija (2) ASIS Sinonīmu vārdnīca. V.N. Trišins. 2013... Sinonīmu vārdnīca
ANTIMATERIJA- matērija, kas sastāv no (sk.). Jautājums par A. izplatību Visumā joprojām ir atklāts ... Lielā Politehniskā enciklopēdija
Grāmatas
- Visums atpakaļskata spogulī. Vai Dievs bija ar labo roku? Vai slēptā simetrija, antimatērija un Higsa bozons, Deivs Goldbergs. Nepatīk fizika? Jūs vienkārši neesat lasījis Deiva Goldberga grāmatas! Šī grāmata iepazīstinās jūs ar vienu no intriģējošākajām tēmām mūsdienu fizikā, fundamentālajām simetrijām. Patiešām, mūsu skaistajā ...
- Visums atpakaļskata spogulī. Vai Dievs bija ar labo roku? Vai slēptā simetrija, antimatērija un bozons, Deivs Goldbergs. Nepatīk fizika? Jūs vienkārši neesat lasījis Deiva Goldberga grāmatas! Šī grāmata iepazīstinās jūs ar vienu no intriģējošākajām tēmām mūsdienu fizikā – fundamentālajām simetrijām. Galu galā mūsu…
Antimatērija jau sen ir bijusi zinātniskās fantastikas priekšmets. Grāmatā un filmā Eņģeļi un dēmoni profesors Lengdons mēģina glābt Vatikānu no antimatērijas bumbas. Star Trek kosmosa kuģis Enterprise izmanto iznīcinošu antimateriālu dzinēju, lai pārvietotos ātrāk par gaismas ātrumu. Bet antimatērija ir arī mūsu realitātes priekšmets. Antimateriālas daļiņas ir praktiski identiskas to materiālajām partnerēm, izņemot to, ka tām ir pretējs lādiņš un griešanās. Kad antimatērija satiekas ar matēriju, tā acumirklī iznīcinās enerģijā, un tā vairs nav izdomājums.
Lai gan praksē vēl nav iespējamas antimatērijas bumbas un kuģi, kuru pamatā ir viena un tā pati degviela, ir daudz faktu par antimateriālu, kas jūs pārsteigs vai ļaus papildināt to, ko jau zinājāt.
Pēc Lielā sprādziena antimatērijai bija jāiznīcina visa Visuma matērija
Saskaņā ar teoriju Lielais sprādziens radīja matēriju un antimateriālu vienādos daudzumos. Kad viņi satiekas, notiek savstarpēja iznīcība, iznīcināšana, un paliek tikai tīra enerģija. Pamatojoties uz to, mums nevajadzētu pastāvēt.
Bet mēs eksistējam. Un, cik fiziķi zina, tas ir tāpēc, ka uz katriem miljards matērijas-antimatērijas pāru bija viena papildu matērijas daļiņa. Fiziķi cenšas visu iespējamo, lai izskaidrotu šo asimetriju.
Antimatērija jums ir tuvāk, nekā jūs domājat
Nelieli daudzumi antimatērijas pastāvīgi līst uz Zemes kosmisko staru veidā, enerģētiskas daļiņas no kosmosa. Šīs antimatērijas daļiņas sasniedz mūsu atmosfēru līmenī, kas svārstās no viena līdz vairāk nekā simtam uz kvadrātmetru. Zinātniekiem ir arī pierādījumi, ka pērkona negaisa laikā veidojas antimateriāls.
Ir arī citi antimatērijas avoti, kas mums ir tuvāki. Piemēram, banāni rada antimateriālu, aptuveni reizi 75 minūtēs izstarojot vienu pozitronu - elektrona antimatērijas ekvivalentu. Tas ir tāpēc, ka banāni satur nelielu daudzumu kālija-40, kas ir dabiski sastopams kālija izotops. Kālija-40 sabrukšanas rezultātā dažkārt rodas pozitrons.
Mūsu ķermeņi satur arī kāliju-40, kas nozīmē, ka jūs izstaro arī pozitronus. Saskaroties ar matēriju, antimateriāls iznīcinās uzreiz, tāpēc šīs antimatērijas daļiņas nedzīvo ļoti ilgi.
Cilvēkiem ir izdevies radīt diezgan daudz antimatērijas
Antimatērijas un matērijas iznīcināšana var atbrīvot milzīgu enerģijas daudzumu. Grams antimatērijas var radīt sprādzienu kodolbumbas lielumā. Taču cilvēki nav radījuši daudz antimatērijas, tāpēc nav no kā baidīties.
Visi Fermi laboratorijas Tevatron daļiņu paātrinātājā radītie antiprotoni ir knapi 15 nanogrami. CERN līdz šim ir saražots tikai aptuveni 1 nanograms. DESY Vācijā - ne vairāk kā 2 nanogrami pozitronu.
Ja visa cilvēku radītā antimaterija acumirklī iznīcinās, tās enerģijas nepietiks pat tējas tases uzvārīšanai.
Problēma slēpjas antimateriāla ražošanas un uzglabāšanas efektivitātē un izmaksās. Lai izveidotu 1 gramu antimatērijas, ir nepieciešami aptuveni 25 miljoni miljardu kilovatstundu enerģijas un tas maksā vairāk nekā miljonu miljardu dolāru. Nav pārsteidzoši, ka antimateriāls dažkārt ir iekļauts desmit dārgāko vielu sarakstā mūsu pasaulē.
Ir tāda lieta kā antimatērijas lamatas.
Lai pētītu antimatēriju, jums ir jānovērš tās iznīcināšana ar matēriju. Zinātnieki ir atraduši vairākus veidus, kā to izdarīt.
Uzlādētas antimatērijas daļiņas, piemēram, pozitroni un antiprotoni, var uzglabāt tā sauktajos Peninga slazdos. Tie ir kā sīki daļiņu paātrinātāji. To iekšpusē daļiņas pārvietojas pa spirāli, savukārt magnētiskie un elektriskie lauki neļauj tām sadurties ar slazda sienām.
Tomēr Penninga slazdi nedarbojas neitrālām daļiņām, piemēram, antiūdeņradim. Tā kā tām nav lādiņa, šīs daļiņas nevar ierobežot ar elektriskiem laukiem. Tie tiek turēti Ioffe slazdos, kas darbojas, izveidojot telpas reģionu, kurā magnētiskais lauks kļūst spēcīgāks visos virzienos. Antimatērijas daļiņas iestrēgst reģionā ar vājāko magnētisko lauku.
Zemes magnētiskais lauks var darboties kā antimatērijas lamatas. Antiprotoni ir atrasti noteiktās zonās ap Zemi - Van Alena starojuma joslās.
Antimatērija var nokrist (burtiski)
Vielas un antimateriālas daļiņām ir vienāda masa, taču tās atšķiras pēc īpašībām, piemēram, elektriskā lādiņa un griešanās. prognozē, ka gravitācijai vajadzētu būt tādai pašai ietekmei uz vielu un antimateriālu, tomēr tas vēl ir skaidrs. Pie tā strādā tādi eksperimenti kā AEGIS, ALPHA un GBAR.
Novērot gravitācijas efektu antimatērijā nav tik vienkārši, kā skatīties, kā ābols nokrīt no koka. Šie eksperimenti prasa noturēt antimateriālu vai palēnināt to, atdzesējot līdz temperatūrai, kas ir nedaudz virs absolūtās nulles. Un tā kā gravitācija ir vājākais no pamatspēkiem, fiziķiem šajos eksperimentos ir jāizmanto neitrālas antimateriālas daļiņas, lai novērstu mijiedarbību ar jaudīgāko elektrības spēku.
Antimateriāls tiek pētīts daļiņu moderatoros
Vai esat dzirdējuši par daļiņu paātrinātājiem, bet vai esat dzirdējuši par daļiņu moderatoriem? CERN ir iekārta ar nosaukumu Antiproton Decelerator, kurā antiprotoni tiek notverti un palēnināti, lai pētītu to īpašības un uzvedību.
Daļiņu paātrinātāja gredzenos, piemēram, lielajā hadronu paātrinātājā, daļiņas saņem enerģisku stimulu katru reizi, kad tās veic apli. Moderatori strādā pretēji: tā vietā, lai izkliedētu daļiņas, tās tiek stumtas pretējā virzienā.
Neitrīni var būt paši savas antidaļiņas
Vielas daļiņai un tās pretmateriālajam partnerim ir pretējs lādiņš, kas ļauj tos viegli atšķirt. Neitrīniem, gandrīz bezmasas daļiņām, kas reti mijiedarbojas ar vielu, nav lādiņa. Zinātnieki uzskata, ka tās varētu būt hipotētiska daļiņu klase, kas ir viņu pašu antidaļiņas.
Tādu projektu kā Majorana Demonstrator un EXO-200 mērķis ir noteikt, vai neitrīno patiešām ir Majorana daļiņas, novērojot tā saukto bez neitrīno dubultās beta sabrukšanas uzvedību.
Daži radioaktīvie kodoli sadalās vienlaicīgi, izstarojot divus elektronus un divus neitrīno. Ja neitrīno būtu viņu pašu antidaļiņas, tie iznīcinātos pēc binārās sabrukšanas, un zinātniekiem atliek tikai novērot elektronus.
Majoranas neitrīno meklēšana varētu palīdzēt izskaidrot, kāpēc pastāv matērijas un antimatērijas asimetrija. Fiziķi norāda, ka Majorana neitrīno var būt gan smagi, gan viegli. Plaušas pastāv mūsu laikos, un smagās pastāvēja tūlīt pēc Lielā sprādziena. Smagie Majorānas neitrīno sadalījās asimetriski, kā rezultātā radās neliels daudzums vielas, kas piepildīja mūsu Visumu.
Antimateriālu izmanto medicīnā
PET, PET (pozitronu emisijas topogrāfija) izmanto pozitronus, lai iegūtu augstas izšķirtspējas ķermeņa attēlus. Pozitronus izstarojošie radioaktīvie izotopi (piemēram, tie, kas atrodami banānos) saistās ar tādām ķīmiskām vielām kā glikoze, kas atrodas organismā. Tie tiek ievadīti asinsritē, kur tie dabiski sadalās, izdalot pozitronus. Tie savukārt sastopas ar ķermeņa elektroniem un iznīcina. Iznīcināšana rada gamma starus, kas tiek izmantoti attēla veidošanai.
CERN ACE projekta zinātnieki pēta antimateriālu kā potenciālu vēža ārstēšanas kandidātu. Ārsti jau ir izdomājuši, ka daļiņu starus var novirzīt uz audzējiem, kas izstaro savu enerģiju tikai pēc tam, kad tie ir droši izgājuši cauri veseliem audiem. Izmantojot antiprotonus, tiks pievienots papildu enerģijas uzliesmojums. Šis paņēmiens ir atzīts par efektīvu kāmju ārstēšanā, taču tas vēl nav pārbaudīts ar cilvēkiem.
Antimatērija var slēpties kosmosā
Viens no veidiem, kā zinātnieki mēģina atrisināt matērijas-antimatērijas asimetrijas problēmu, ir meklēt antimateriālu, kas palikusi pāri no Lielā sprādziena.
Alfa magnētiskais spektrometrs (AMS) ir daļiņu detektors, kas atrodas Starptautiskajā kosmosa stacijā un meklē šādas daļiņas. AMS satur magnētiskos laukus, kas izliek kosmisko daļiņu ceļu un atdala vielu no antimatērijas. Tās detektoriem ir jāatklāj un jāidentificē šādas daļiņas, tām ejot garām.
Kosmisko staru sadursmes parasti rada pozitronus un antiprotonus, taču iespējamība izveidot antihēlija atomu joprojām ir ārkārtīgi maza, jo šim procesam ir nepieciešams milzīgs enerģijas daudzums. Tas nozīmē, ka tikai viena antihēlija kodola novērošana būtu spēcīgs pierādījums tam, ka citur Visumā pastāv milzīgs daudzums antimateriāla.
Cilvēki faktiski mācās, kā darbināt kosmosa kuģus ar antimateriālu
Tikai nedaudz antimatērijas var radīt milzīgu enerģijas daudzumu, padarot to par populāru degvielu futūristiskiem zinātniskās fantastikas kuģiem.
Hipotētiski ir iespējama raķešu piedziņa ar antimateriālu; galvenais ierobežojums ir savākt pietiekami daudz antimateriāla, lai tas notiktu.
Pagaidām nav tehnoloģijas, lai masveidā ražotu vai savāktu antimateriālu tādos apjomos, kādi nepieciešami šādam lietojumam. Tomēr zinātnieki strādā pie šādas kustības imitācijas un šīs pašas antimatērijas uzglabāšanas. Kādu dienu, ja mēs atradīsim veidu, kā ražot lielu daudzumu antimatērijas, viņu pētījumi varētu palīdzēt padarīt starpzvaigžņu ceļojumus par realitāti.
Iegūts no symmetrymagazine.org
antimatērija ir pretstats parastajai matērijai. Precīzāk, antimatērijas subatomiskajām daļiņām ir īpašības, kas ir pretējas parastajai vielai raksturīgajām matērijas īpašībām.
Šo daļiņu elektriskais lādiņš ir apgriezts. Antimatērija tika radīta kopā ar matēriju pēc Lielā sprādziena, taču mūsdienu Visumā antimatērija ir reti sastopama, un zinātnieki nezina, kāpēc.
Lai labāk izprastu antimatēriju, jums ir jāzina vairāk par matēriju. Vielu veido atomi, kas ir ķīmisko elementu, piemēram, ūdeņraža, hēlija vai skābekļa, pamatvienības. Katram elementam ir noteikts atomu skaits: ūdeņradim ir viens atoms; hēlijam ir divi atomi; un tā tālāk.
Atoma Visums ir sarežģīts, jo tas ir pilns ar eksotiskām daļiņām, kuras fiziķi tikai sāk saprast. No vienkārša viedokļa atomos ir daļiņas, kas pazīstamas kā protoni, un tajās.
Ko jūs iegūstat, apvienojot relativitātes teoriju un kvantu mehāniku? Šeit nav nekādu joku – tikai revolucionārs jēdziens, ko izgudroja Nobela prēmijas laureāts P. Diraks pēc tam, kad viņš atklāja dīvainu neatbilstību vienādojumā.
Daļiņu fizikā katram daļiņu veidam ir saistīta antidaļiņa ar vienādu masu, bet pretējiem fiziskajiem lādiņiem (piemēram, elektrisko lādiņu). Piemēram, elektrona antidaļiņa ir antielektrons (bieži saukts par pozitronu). Kamēr elektronam ir negatīvs elektriskais lādiņš, pozitronam ir pozitīvs elektriskais lādiņš, un tas dabiski rodas dažos radioaktīvās sabrukšanas veidos. Ir arī otrādi: pozitrona antidaļiņa ir elektrons.
Dažas daļiņas, piemēram, fotons, ir savas antidaļiņas. Pretējā gadījumā katram daļiņu pārim ar antidaļiņām viens tiek apzīmēts kā parasta viela (no kuras mēs esam izgatavoti), bet otrs (parasti ar prefiksu "anti"), tāpat kā antimateriālā.
Daļiņu un pretdaļiņu pāri var iznīcināt viens otru, radot fotonus; tā kā daļiņas un antidaļiņas lādiņi ir pretēji, kopējais lādiņš saglabājas. Piemēram, pozitroni, kas rodas dabiskās radioaktīvās sabrukšanas rezultātā, ātri iznīcina sevi ar elektroniem, radot gamma staru pārus, ko izmanto pozitronu emisijas tomogrāfijā.
Dabas likumi ir gandrīz simetriski attiecībā uz daļiņām un antidaļiņām. Piemēram, antiprotons un pozitrons var veidot anti-ūdeņraža atomu, kam, domājams, ir tādas pašas īpašības kā ūdeņraža atomam. Tas noved pie jautājuma, kāpēc matērijas veidošanās pēc Lielā sprādziena noveda pie Visuma, kas sastāvēja gandrīz tikai no matērijas, radīšanas.
Kur tas ir?
Īpaši ātrās sadursmēs rodas antimateriāla daļiņas. Pirmajos brīžos pēc Lielā sprādziena pastāvēja tikai enerģija. Visumam atdziestot un paplašinoties, radās vienādā daudzumā gan matērijas, gan antimateriāla daļiņas. Kāpēc matērija sāka dominēt, ir jautājums, ko zinātnieki vēl nav atklājuši.
Viena teorija liecina, ka sākumā tika radīta normālāka viela nekā antimateriāls, tā ka pat pēc savstarpējas iznīcināšanas bija palicis pietiekami daudz normālās matērijas, lai izveidotu zvaigznes, galaktikas un mūs.
Antimatērijas atklāšana
Pirmo reizi antimateriālu 1928. gadā atklāja angļu fiziķis Pols Diraks, kuru New Scientist nosauca par "lielāko britu teorētiķi, piemēram, seru Īzaku Ņūtonu".
Kas īsti bija Diraka vienādojums? Īsāk sakot, tas bija milzīgs Einšteina relativitātes teorijas paplašinājums, kas apvienots ar kvantu mehāniku tādā veidā, kas nekad agrāk nebija darīts matemātiski. Diraks atklāja, ka šis vienādojums ņem vērā daļiņu esamību, kā mēs tās zinām, kā arī pretēji lādētas daļiņas ar magnētiskajiem momentiem, kas ir pretēji attiecīgo matērijas daļiņu magnētiskajiem momentiem. Viņš šīs pretēji lādētās daļiņas sauca par antidaļiņām vai antimateriālu.
Saskaņā ar žurnālu Diraks apvienoja Einšteina īpašo relativitātes vienādojumu (kurā teikts, ka gaisma ir visātrāk kustīgā lieta Visumā) un kvantu mehāniku (kas apraksta to, kas notiek atomā). Viņš atklāja, ka vienādojums darbojas elektroniem ar negatīvu vai pozitīvu lādiņu.
Kad antimatērijas daļiņas mijiedarbojas ar matērijas daļiņām, tās iznīcina viena otru un ražo enerģiju. Tas lika inženieriem domāt, ka kosmosa kuģa antimatērijas dzinējs varētu būt efektīvs veids, kā izpētīt Visumu.
NASA brīdina, ka šai idejai ir milzīga nozīme: miligrama antimatērijas radīšanai nepieciešami aptuveni 100 miljardi USD.
"Lai šī cena būtu komerciāli dzīvotspējīga, tai vajadzētu samazināties aptuveni 10 000 reižu," raksta aģentūra. Enerģijas ģenerēšana rada vēl vienu galvassāpes: "Animaterijas radīšanai nepieciešams daudz vairāk enerģijas nekā enerģija, ko var iegūt no antimatērijas reakcijas."
Bet tas nav atturējis NASA un citas grupas strādāt pie tehnoloģijas uzlabošanas, lai padarītu iespējamu antimatērijas piedziņu.
Antimateriāls ir matērija, kas sastāv no antidaļiņām, tas ir, daļiņām ar tieši tādu pašu, bet apgrieztu nozīmi un īpašībām tām daļiņām, kurām tās ir pretējas. Katrai daļiņai ir sava spoguļkopija – antidaļiņa. Protona, neitrona un antidaļiņas sauc attiecīgi par antiprotonu, antineitronu un pozitronu. Protoni un neitroni, savukārt, sastāv no vēl mazākām daļiņām, ko sauc par kvarkiem. Antiprotoni un antineitroni sastāv no antikvarkiem.
Antidaļiņām ir līdzīgs, bet pretējs lādiņš kā to parastajām vielām, taču tām ir tāda pati masa un tās ir līdzīgas visos citos veidos. Kā norāda zinātnieki, no antimateriāla var būt veselas galaktikas. Pastāv arī viedoklis, ka Visumā var būt pat vairāk antimatērijas nekā parastās matērijas. Taču nav iespējams saskatīt antimatēriju, tāpat kā parastās pasaules objektus mums apkārt. Tas nav redzams cilvēka acij.
Lielākā daļa astronomu joprojām ir vienisprātis, ka dabā joprojām nav tik daudz vai nemaz nav antimatērijas, pretējā gadījumā, kā viņi apgalvo, Visumā būtu daudz vietu, kur parastā matērija un antimaterija saduras viens ar otru, ko pavadītu spēcīga gamma plūsma. stari, ko izraisa to iznīcināšana. Iznīcināšana ir savstarpēja vielas un antimatērijas daļiņu iznīcināšana, ko pavada enerģijas izdalīšanās. Tomēr šādi reģioni netika atrasti.
Viena no iespējamām hipotēzēm par antimatērijas izcelsmi ir saistīta ar lielā sprādziena teoriju. Šī teorija apgalvo, ka visi mūsu radušies noteikta telpas punkta izplešanās rezultātā. Pēc sprādziena radās vienāds daudzums vielas un antimatērijas. Tūlīt sākās viņu savstarpējās iznīcināšanas process. Taču kaut kādu iemeslu dēļ matērijas bija nedaudz vairāk, kas ļāva Visumam veidoties tādā formā, kā mēs esam pieraduši.
Tā kā trūkst iespēju izpētīt antimatērijas īpašības, zinātnieki izmanto mākslīgas metodes antimatērijas veidošanai. Lai to iegūtu, tiek izmantotas īpašas zinātniskas ierīces - daļiņu paātrinātāji, kuros vielas atomi tiek paātrināti līdz aptuveni gaismas ātrumam (300 000 km/s). Saduroties, dažas daļiņas tiek iznīcinātas, kā rezultātā veidojas antidaļiņas, no kurām var iegūt antimateriālu. Sarežģīta problēma ir antimateriāla uzglabāšana, jo, saskaroties ar parasto vielu, antimateriāls tiek iznīcināts. Lai to izdarītu, iegūtās antimatērijas daļiņas tiek ievietotas vakuumā un tiek ievietotas iekšā, kas notur tās bezspēcībā un neļauj tām pieskarties krātuves sienām.
Neskatoties uz to, ka antimatērijas iegūšana un izpēte ir sarežģīta, tā var sniegt daudzas priekšrocības mūsu dzīvē. Visi no tiem ir balstīti uz faktu, ka antimateriālam mijiedarbojoties ar matēriju, tiek atbrīvots milzīgs enerģijas daudzums. Turklāt atbrīvotās enerģijas attiecību pret iesaistītās vielas masu nepārspēj neviena veida vai sprāgstvielas. Iznīcināšanas rezultātā nav blakusproduktu, ir tikai tīra enerģija. Tāpēc zinātnieki jau sapņo par tā pielietojumu. Piemēram, par antimateriālu ar nebeidzamu resursu. Kosmosa kuģi ar anihilatora dzinējiem spēs nolidot tūkstošiem gaismas gadu ar aptuveni gaismas ātrumu. Tas dos militārpersonām iespēju radīt milzīgu spēku, kas ir daudz postošāks par kodolenerģiju vai ūdeņradi. Tomēr visi šie sapņi nepiepildīsies, kamēr mēs nevarēsim ražot lētu antimateriālu rūpnieciskā mērogā.
Saskaņā ar mūsdienu koncepcijām spēki, kas nosaka vielas struktūru (spēcīgu mijiedarbību veidojošos kodolus un elektromagnētisko mijiedarbību veidojošos atomus un molekulas), ir tieši tādi paši (simetriski) gan daļiņām, gan antidaļiņām. Tas nozīmē, ka antimatērijas struktūrai jābūt identiskai parastajai matērijai.
Antimatērijas īpašības pilnībā sakrīt ar parastās matērijas īpašībām, skatoties caur spoguli (spekularitāte rodas paritātes nesaglabāšanās dēļ vājās mijiedarbībās).
2015. gada novembrī krievu un ārvalstu fiziķu grupa pie amerikāņu kolektora RHIC eksperimentāli pierādīja matērijas un antimatērijas struktūras identitāti, precīzi izmērot mijiedarbības spēkus starp antiprotoniem, kas šajā ziņā izrādījās neatšķirami no parastajiem protoniem.
Kad matērija un antimateriāls mijiedarbojas, tās iznīcinās, un veidojas augstas enerģijas fotoni vai daļiņu un pretdaļiņu pāri. 1 kg antimatērijas un 1 kg vielas mijiedarbības rezultātā tiks atbrīvoti aptuveni 1,8 10 17 džouli enerģijas, kas ir līdzvērtīga enerģijai, kas izdalās 42,96 megatonu TNT sprādziena laikā. Visjaudīgākā kodolierīce, kas jebkad eksplodējusi uz planētas, "cara bumba": 26,5 tonnu masa sprādziena laikā atbrīvoja enerģiju, kas līdzvērtīga ~ 57-58,6 megatonnām. Tellera ierobežojums kodoltermiskajiem ieročiem nozīmē, ka visefektīvākā enerģijas ieguve nepārsniegs 6 kt/kg ierīces masas. Jāpiebilst, ka aptuveni 50% enerģijas nukleona-antinukleona pāra iznīcināšanas laikā izdalās neitrīno veidā, kas praktiski nesadarbojas ar vielu.
Diezgan daudz tiek diskutēts par to, kāpēc novērojamā Visuma daļa sastāv gandrīz tikai no matērijas un vai ir vēl citas vietas, kas ir piepildītas, gluži pretēji, gandrīz pilnībā ar antimateriālu; bet līdz šim novērotā matērijas un antimatērijas asimetrija Visumā ir viena no lielākajām neatrisinātajām fizikas problēmām (sk. Visuma Bariona asimetrija). Tiek pieņemts, ka tik spēcīga asimetrija radās pirmajās sekundes daļās pēc Lielā sprādziena.
Kvīts
Pirmais objekts, kas pilnībā sastāvēja no antidaļiņām, bija 1965. gadā sintezētais anti-deuterons; tad tika iegūti arī smagāki antikodoli. 1995. gadā CERN tika sintezēts antiūdeņraža atoms, kas sastāv no pozitrona un antiprotona. Pēdējos gados antiūdeņradis iegūts ievērojamos daudzumos un uzsākta tā īpašību detalizēta izpēte.
2013. gadā tika veikti eksperimenti izmēģinājuma rūpnīcā, kas uzbūvēta uz ALPHA vakuuma slazda bāzes. Zinātnieki ir izmērījuši antimatērijas molekulu kustību Zemes gravitācijas lauka ietekmē. Un, lai gan rezultāti izrādījās neprecīzi un mērījumiem ir zema statistiskā nozīme, fiziķi ir apmierināti ar pirmajiem eksperimentiem par tiešu antimateriāla gravitācijas mērījumu.
Cena
Ir zināms, ka antimateriāls ir visdārgākā viela uz Zemes — saskaņā ar NASA 2006. gada aplēsēm miligrama pozitronu ražošana izmaksāja aptuveni 25 miljonus ASV dolāru. Saskaņā ar 1999. gada aplēsēm viens grams antiūdeņraža būtu 62,5 triljonu dolāru vērts. Saskaņā ar CERN 2001. gada aplēsi, miljardās daļas grama antimateriāla (apjoms, ko CERN izmanto daļiņu un pretdaļiņu sadursmēs desmit gadu laikā) ražošana izmaksāja vairākus simtus miljonu Šveices franku.
Skatīt arī
Uzrakstiet atsauksmi par rakstu "Antimatērija"
Piezīmes
Saites
- - 2011
- Pahlovs, Pāvels.. postnauka.ru (23.05.2014.).
- Pahlovs, Pāvels.. postnauka.ru (6.03.2014.).
Literatūra
- Vlasovs N. A. Antimatērija. - M .: Atomizdat, 1966. - 184 lpp.
- Ju. M. Širokovs, N. P. Judins Kodolfizika. - M .: Nauka, 1972. - 670 lpp.
Fragments, kas raksturo antimateriālu
Un, lai pierādītu šī argumenta neapstrīdamību, visas krokas aizbēga no sejas.Princis Andrejs jautājoši paskatījās uz sarunu biedru un neatbildēja.
- Kāpēc tu ej? Es zinu, ka jūs domājat, ka jūsu pienākums ir ielēkt armijā tagad, kad armija ir apdraudēta. Es to saprotu, mon cher, c "est de l" heroisme. [Mans dārgais, tā ir varonība.]
"Nebūt ne," sacīja princis Andrejs.
- Bet tu esi un philoSophiee, [filozofs,] lai tas būtu pilnībā, paskaties uz lietām no otras puses, un tu redzēsi, ka tavs pienākums, gluži pretēji, ir rūpēties par sevi. Atstājiet to citiem, kuri vairs nekam neder... Tev nelika atgriezties, un no šejienes tevi neatbrīvoja; tāpēc jūs varat palikt un iet ar mums visur, kur mūs ved mūsu nelaimīgais liktenis. Viņi saka, ka dodas uz Olmucu. Un Olmutz ir ļoti jauka pilsēta. Un mēs ar jums mierīgi brauksim kopā savos ratiņos.
"Beidz jokot, Bilibin," sacīja Bolkonskis.
"Es jums saku patiesi un draudzīgi. Tiesnesis. Kur un par ko tu tagad dosies, kad varēsi palikt šeit? Jūs gaida viena no divām lietām (viņš savāca ādu pār kreiso templi): vai nu jūs nesasniedzat armiju un miers tiks noslēgts, vai arī sakāvi un kauns ar visu Kutuzova armiju.
Un Bilibins atlaida ādu, juzdams, ka viņa dilemma ir neapgāžama.
"Es nevaru to spriest," princis Andrejs vēsi sacīja, bet nodomāja: "Es glābšu armiju."
- Mon cher, vous etes un heros, [Mans dārgais, tu esi varonis,] - teica Bilibins.
Tajā pašā naktī, paklanīdamies kara ministram, Bolkonskis devās uz armiju, nezinādams, kur viņu atradīs, un baidīdamies, ka pa ceļam uz Kremsu viņu pārtvers franči.
Brunnā visi galma iedzīvotāji savāca mantas, un smagas kravas jau tika nosūtītas uz Olmucu. Netālu no Etzelsdorfas kņazs Andrejs uzbrauca uz ceļa, pa kuru krievu armija virzījās vislielākajā steigā un vislielākajā nekārtībā. Ceļš bija tik pārpildīts ar vagoniem, ka nebija iespējams braukt pajūgā. Paņēmis no kazaku priekšnieka zirgu un kazaku, princis Andrejs, izsalcis un noguris, apsteidzis ratus, devās meklēt virspavēlnieku un viņa vagonu. Pa ceļam viņu sasniedza visbriesmīgākās baumas par armijas stāvokli, un skats, ka armija skraida nekārtībā, apstiprināja šīs baumas.
"Cette armee russe que l" vai de l "Angleterre a transportee, des extremites de l" univers, nous allons lui faire eprouver le meme sort (le sort de l "armee d" Ulm)", ["Šī krievu armija, kas Angļu zelts, kas šeit tika atvests no pasaules gala, piedzīvos tādu pašu likteni (Ulmas armijas liktenis). ”] Viņš atgādināja Bonaparta pavēles vārdus savai armijai pirms kampaņas sākuma, un šie vārdi vienlīdz uzbudināja Viņa pārsteigums par ģenialitātes varoni, aizvainota lepnuma sajūta un slavas cerība. "Un ja nekas cits neatliks kā mirt? viņš domāja. Nu, ja vajadzēs! Es to darīšu ne sliktāk par citiem."
Princis Andrejs ar nicinājumu raudzījās uz šīm bezgalīgajām, traucējošajām komandām, vagoniem, parkiem, artilēriju un atkal visu iespējamo veidu vagoniem, vagoniem un vagoniem, kas apdzina viens otru un bloķēja dubļaino ceļu trīs, četrās rindās. No visām pusēm, aizmugures un priekšpuses, cik vien auss varēja dzirdēt, atskan riteņu skaņas, ķermeņu dārdoņa, pajūgu un šaujamieroču pajūgu dārdoņa, zirgu klabināšana, pātagas sitieni, grūstīšanās kliedzieni, karavīru lāsti, tika uzklausīti betmeni un virsnieki. Gar ceļa malām varēja redzēt nemitīgi nodīrātus un nenodīrātus zirgus, tad salauztus ratus, kuros, kaut ko gaidot, sēdēja vientuļi karavīri, tad no komandām atdalījušies karavīri, kuri pūļos devās uz kaimiņu ciematiem. vai cāļu, aunu, siena vai siena vilkšana no ciemiem.ar kaut ko pildītus maisus.
Nobraucienos un kāpumos pūļi kļuva biezāki, un nepārtraukti atskanēja saucieni. Karavīri, līdz ceļiem noslīkuši dubļos, pacēla rokās ieročus un vagonus; pātagas sita, nagi paslīdēja, pēdas pārsprāga un lādes pārsprāga kliedzienos. Virsnieki, kas bija atbildīgi par kustību uz priekšu vai atpakaļ, gāja starp konvojiem. Viņu balsis bija vāji dzirdamas vispārējās dārdoņas vidū, un no viņu sejām bija redzams, ka viņi ir izmisuši par iespēju apturēt šo traucējumu. "Voila le cher ["Šeit ir dārga] pareizticīgo armija," domāja Bolkonskis, atcerēdamies Bilibina vārdus.
Gribēdams kādam no šiem cilvēkiem pajautāt, kur atrodas virspavēlnieks, viņš piebrauca pie vagonvilciena. Tieši viņam pretī brauca dīvaina viena zirga kariete, kas, šķiet, bija sakārtota ar pašdarinātu karavīru līdzekļiem, attēlojot vidu starp ratiem, kabrioletu un karieti. Karietē iebrauca karavīrs, un sieviete sēdēja zem ādas topa aiz priekšauta, visa ietīta šallēs. Princis Andrejs piebrauca un jau bija uzdevis karavīram jautājumu, kad viņa uzmanību piesaistīja vagonā sēdošas sievietes izmisīgie saucieni. Kolonnas pārzinis piekāvis karavīru, kurš šajā vagonā sēdēja kā kučieris, jo viņš gribēja apbraukt pārējos, un skropstas uzkrita uz karietes priekšauta. Sieviete caururbjoši kliedza. Ieraudzījusi princi Andreju, viņa izliecās no priekšauta apakšas un, vicinot plānās rokas, kas bija izniris no paklāja šalles, kliedza:
- Adjutants! Adjutanta kungs!... Dieva dēļ... sargājiet... Kas tas būs? mēs atpaliekam, esam zaudējuši savējos ...
- Es to sadalīšu kūkā, iesaiņošu! dusmīgais virsnieks uzkliedza karavīram: "Atgriezies ar savu prostitūtu."
- Adjutanta kungs, pasargājiet. Kas tas ir? — ārsts kliedza.
- Lūdzu, izlaidiet šo karieti. Vai tu neredzi, ka tā ir sieviete? - sacīja princis Andrejs, braucot pie virsnieka.
Virsnieks paskatījās uz viņu un, neatbildēdams, atkal pagriezās pret karavīru: "Es apbraukšu viņiem apkārt... Atgriezieties!"...
"Laid mani cauri, es jums saku," atkal atkārtoja princis Andrejs, sakniebdams lūpas.
- Un kas esi tu? pēkšņi virsnieks pagriezās pret viņu ar piedzērušos niknumu. - Kas tu esi? Tu (viņš īpaši atpūtās uz tevi) esi priekšnieks, vai kā? Es šeit esmu priekšnieks, nevis tu. Tu, mugura, - viņš atkārtoja, - Es sadauzīšu kūkā.
Šis izteiciens acīmredzot iepriecināja virsnieku.
- Adjutants svarīgi noskuja, - aiz muguras atskanēja balss.
Princis Andrejs redzēja, ka virsnieks bija tajā iereibušajā bezcēloņu dusmu lēkmē, kurā cilvēki neatceras, ko viņi saka. Viņš redzēja, ka viņa aizlūgums par ārsta sievu vagonā bija piepildīts ar to, no kā viņš visvairāk baidījās pasaulē, ko sauc par izsmieklu [smieklīgu], taču viņa instinkts vēstīja pretējo. Pirms virsnieks paguva pabeigt pēdējos vārdus, princis Andrejs ar trakumsērgas izkropļotu seju piegāja viņam klāt un pacēla pātagu:
– Izlaid mani no savas gribas!
Virsnieks pamāja ar roku un steidzīgi aizbrauca.