Hoe antimaterie te krijgen. Antimaterie, antimaterie en het ontstaan van antiwaterstof. Waar is zij, deze antimaterie
) voor zowel deeltjes als antideeltjes. Dit betekent dat de structuur van antimaterie identiek moet zijn aan die van gewone materie.
Het verschil tussen materie en antimaterie is alleen mogelijk vanwege de zwakke interactie, maar bij normale temperaturen zijn zwakke effecten verwaarloosbaar.
Wanneer materie en antimaterie op elkaar inwerken, annihileren ze en worden hoogenergetische fotonen of deeltjes-antideeltje-paren gevormd. Er wordt berekend dat wanneer 1 kg antimaterie en 1 kg materie op elkaar inwerken, er ongeveer 1,8·10 17 joule energie vrijkomt, wat overeenkomt met de energie die vrijkomt bij de explosie van 42,96 megaton TNT. Het krachtigste nucleaire apparaat dat ooit op de planeet is ontploft, "tsaarbom" (massa ~ 20 ton), kwam overeen met 57 megaton. Opgemerkt moet worden dat ongeveer 50% van de energie tijdens de vernietiging van een nucleon-antinucleon-paar vrijkomt in de vorm van neutrino's, die praktisch geen interactie hebben met materie.
Er is nogal wat discussie over waarom het waarneembare deel van het heelal bijna uitsluitend uit materie bestaat en of er andere plekken zijn, integendeel bijna volledig gevuld met antimaterie; maar tot op heden is de waargenomen asymmetrie van materie en antimaterie in het universum een van de grootste onopgeloste problemen in de natuurkunde (zie Baryon-asymmetrie van het universum). Aangenomen wordt dat zo'n sterke asymmetrie ontstond in de eerste fracties van een seconde na de oerknal.
Bon
Het eerste object dat volledig uit antideeltjes bestond, was het anti-deuteron dat in 1965 werd gesynthetiseerd; toen werden ook zwaardere antinuclei verkregen. In 1995 werd bij CERN een antiwaterstofatoom gesynthetiseerd, bestaande uit een positron en een antiproton. In de afgelopen jaren is antiwaterstof in aanzienlijke hoeveelheden verkregen en een gedetailleerde studie van de eigenschappen ervan is begonnen.
Prijs
Antimaterie staat bekend als de duurste stof op aarde - een schatting van de NASA uit 2006 kostte ongeveer 25 miljoen dollar om een milligram positronen te produceren. Volgens een schatting van 1999 zou één gram antiwaterstof $ 62,5 biljoen waard zijn. Volgens een schatting van CERN uit 2001 kostte de productie van een miljardste gram antimaterie (het volume dat CERN gebruikt bij botsingen tussen deeltjes en antideeltjes gedurende tien jaar) enkele honderden miljoenen Zwitserse frank.
zie ook
Opmerkingen:
Links
Wikimedia Stichting. 2010 .
synoniemen:Zie wat "Antimaterie" is in andere woordenboeken:
antimaterie... Spellingwoordenboek
antimaterie- antimaterie/, een/ … samengevoegd. Deel. Via een koppelteken.
MAAR; vgl. Fys. Materie opgebouwd uit antideeltjes. ◁ Antimaterieel, oh, oh. * * * Antimaterie is materie opgebouwd uit antideeltjes. De kernen van antimaterie-atomen zijn samengesteld uit antiprotonen en antineutronen, en de atomaire schillen zijn opgebouwd uit positronen. encyclopedisch woordenboek
ANTI-MATTER Materie bestaat uit anti-deeltjes. De kernen van antimaterie-atomen bestaan uit antiprotonen en antineutronen, en de rol van elektronen wordt gespeeld door positronen. Er wordt aangenomen dat in de eerste momenten van de vorming van het heelal, antimaterie en materie ... ... Moderne Encyclopedie
Materie opgebouwd uit antideeltjes. De kernen van antimaterie-atomen zijn samengesteld uit antiprotonen en antineutronen, en de atomaire schillen zijn opgebouwd uit positronen. Ophopingen van antimaterie in het heelal zijn nog niet ontdekt. Op geladen deeltjesversnellers verkregen ... ... Groot encyclopedisch woordenboek
ANTI-MATTER, een stof bestaande uit antideeltjes, in alle opzichten identiek aan gewone deeltjes, behalve ELEKTRISCHE OPLADEN, SPIN EN MAGNETISCH MOMENT, waarvoor ze het tegenovergestelde teken hebben. Wanneer een antideeltje, zoals een positron... ... Wetenschappelijk en technisch encyclopedisch woordenboek
wo Materie gevormd uit antideeltjes (in de natuurkunde). Verklarende Woordenboek van Efremova. T.F. Efremova. 2000... Modern verklarend woordenboek van de Russische taal Efremova
Materie opgebouwd uit antideeltjes. De kernen van atomen in va bestaan uit protonen en neutronen, en de elektronen vormen de schillen van atomen. In A. bestaan kernen uit antiprotonen en antineutronen, en de plaats van elektronen in hun schillen wordt ingenomen door positronen. volgens modern theorieën, vergif... Fysieke Encyclopedie
Bestaat., aantal synoniemen: 1 antimaterie (2) ASIS Synoniem Woordenboek. VN Trisjin. 2013 ... Synoniem woordenboek
ANTIMATTER- materie bestaande uit (zie). De kwestie van de prevalentie van A. in het heelal is nog steeds open ... Grote Polytechnische Encyclopedie
Boeken
- Universum in de achteruitkijkspiegel. Was God rechtshandig? Of verborgen symmetrie, antimaterie en het Higgs-deeltje, door Dave Goldberg. Hou je niet van natuurkunde? Je hebt de boeken van Dave Goldberg gewoon niet gelezen! Dit boek laat je kennismaken met een van de meest intrigerende onderwerpen in de moderne natuurkunde, fundamentele symmetrieën. Inderdaad, in onze mooie...
- Universum in de achteruitkijkspiegel. Was God rechtshandig? Of verborgen symmetrie, antimaterie en boson, Dave Goldberg. Hou je niet van natuurkunde? Je hebt de boeken van Dave Goldberg gewoon niet gelezen! Dit boek laat je kennismaken met een van de meest intrigerende onderwerpen in de moderne natuurkunde: fundamentele symmetrieën. Immers, in onze…
Antimaterie is al lang het onderwerp van sciencefiction. In het boek en de film Angels & Demons probeert professor Langdon het Vaticaan te redden van een antimateriebom. Het Star Trek-ruimtevaartuig Enterprise gebruikt een vernietigende antimaterie-motor om sneller te reizen dan de snelheid van het licht. Maar antimaterie is ook het onderwerp van onze werkelijkheid. Antimateriedeeltjes zijn vrijwel identiek aan hun materiële tegenhangers, behalve dat ze een tegengestelde lading en spin hebben. Wanneer antimaterie materie ontmoet, vernietigen ze onmiddellijk in energie, en dit is niet langer fictie.
Hoewel antimateriebommen en schepen op dezelfde brandstof in de praktijk nog niet mogelijk zijn, zijn er veel feiten over antimaterie die je zullen verrassen of je in staat stellen om wat je al wist op te frissen.
Antimaterie zou na de oerknal alle materie in het universum vernietigen
Volgens de theorie heeft de oerknal materie en antimaterie in gelijke hoeveelheden gecreëerd. Wanneer ze elkaar ontmoeten, is er wederzijdse vernietiging, vernietiging, en blijft alleen pure energie over. Op basis hiervan zouden we niet moeten bestaan.
Maar we bestaan. En voor zover natuurkundigen weten, komt dit omdat er voor elke miljard paren materie-antimaterie één extra deeltje materie was. Natuurkundigen doen hun best om deze asymmetrie te verklaren.
Antimaterie is dichterbij dan je denkt
Er regenen voortdurend kleine hoeveelheden antimaterie op aarde in de vorm van kosmische stralen, energetische deeltjes uit de ruimte. Deze antimateriedeeltjes bereiken onze atmosfeer met niveaus variërend van één tot meer dan honderd per vierkante meter. Wetenschappers hebben ook bewijs dat antimaterie wordt geproduceerd tijdens onweersbuien.
Er zijn andere bronnen van antimaterie die dichter bij ons staan. Bananen genereren bijvoorbeeld antimaterie door ongeveer eens per 75 minuten één positron - het antimaterie-equivalent van een elektron - uit te zenden. Dit komt omdat bananen kleine hoeveelheden kalium-40 bevatten, een natuurlijk voorkomende isotoop van kalium. Het verval van kalium-40 produceert soms een positron.
Ons lichaam bevat ook kalium-40, wat betekent dat je ook positronen uitstraalt. Antimaterie vernietigt onmiddellijk bij contact met materie, dus deze antimateriedeeltjes leven niet erg lang.
Mensen zijn erin geslaagd om behoorlijk wat antimaterie te creëren
De vernietiging van antimaterie en materie heeft het potentieel om enorme hoeveelheden energie vrij te maken. Een gram antimaterie kan een explosie veroorzaken ter grootte van een atoombom. Mensen hebben echter niet veel antimaterie geproduceerd, dus er is niets om bang voor te zijn.
Alle antiprotonen die in de Tevatron-deeltjesversneller van Fermi Laboratory zijn gemaakt, zijn amper 15 nanogram. Bij CERN is tot nu toe slechts ongeveer 1 nanogram geproduceerd. In DESY in Duitsland - niet meer dan 2 nanogram positronen.
Als alle antimaterie die door mensen is gemaakt onmiddellijk wordt vernietigd, zal de energie ervan niet eens voldoende zijn om een kopje thee te koken.
Het probleem ligt in de efficiëntie en kosten van het produceren en opslaan van antimaterie. Het creëren van 1 gram antimaterie vereist ongeveer 25 miljoen miljard kilowattuur energie en kost meer dan een miljoen miljard dollar. Het is niet verrassend dat antimaterie soms wordt opgenomen in de lijst van de tien duurste stoffen in onze wereld.
Er bestaat zoiets als een antimaterieval.
Om antimaterie te bestuderen, moet je voorkomen dat het met materie vernietigt. Wetenschappers hebben verschillende manieren gevonden om dit te doen.
Geladen deeltjes antimaterie, zoals positronen en antiprotonen, kunnen worden opgeslagen in zogenaamde Penning-vallen. Ze zijn als kleine deeltjesversnellers. Binnenin bewegen deeltjes zich in een spiraal, terwijl magnetische en elektrische velden voorkomen dat ze in botsing komen met de wanden van de val.
Penning-vallen werken echter niet voor neutrale deeltjes zoals antiwaterstof. Omdat ze geen lading hebben, kunnen deze deeltjes niet worden beperkt door elektrische velden. Ze worden vastgehouden in Ioffe-vallen die werken door een gebied in de ruimte te creëren waar het magnetische veld in alle richtingen sterker wordt. Antimateriedeeltjes komen vast te zitten in het gebied met het zwakste magnetische veld.
Het magnetisch veld van de aarde kan fungeren als antimaterievallen. Antiprotonen zijn gevonden in bepaalde zones rond de aarde - de Van Allen-stralingsgordels.
Antimaterie kan vallen (letterlijk)
Materie en antimateriedeeltjes hebben dezelfde massa maar verschillen in eigenschappen zoals elektrische lading en spin. voorspelt dat zwaartekracht hetzelfde effect zou hebben op materie en antimaterie, maar dit moet nog met zekerheid worden bekeken. Experimenten als AEGIS, ALPHA en GBAR werken hieraan.
Het gravitatie-effect in antimaterie observeren is niet zo eenvoudig als het kijken naar een appel die van een boom valt. Deze experimenten vereisen dat antimaterie gevangen wordt gehouden of vertraagd door het af te koelen tot temperaturen net boven het absolute nulpunt. En aangezien zwaartekracht de zwakste van de fundamentele krachten is, moeten natuurkundigen bij deze experimenten neutrale antimateriedeeltjes gebruiken om interactie met de sterkere kracht van elektriciteit te voorkomen.
Antimaterie wordt bestudeerd in deeltjesmoderators
Heb je gehoord van deeltjesversnellers, maar heb je ook gehoord van deeltjesmoderators? CERN heeft een machine genaamd de Antiproton Decelerator, waarin antiprotonen worden opgesloten en vertraagd om hun eigenschappen en gedrag te bestuderen.
In deeltjesversnellerringen zoals de Large Hadron Collider krijgen deeltjes een energetische boost elke keer dat ze een cirkel voltooien. De moderators werken omgekeerd: in plaats van de deeltjes te verspreiden, worden ze in de tegenovergestelde richting geduwd.
Neutrino's kunnen hun eigen antideeltjes zijn
Een deeltje materie en zijn anti-materiële partner dragen tegengestelde ladingen, waardoor het gemakkelijk is om ze van elkaar te onderscheiden. Neutrino's, bijna massaloze deeltjes die zelden interactie hebben met materie, hebben geen lading. Wetenschappers denken dat ze een hypothetische klasse van deeltjes kunnen zijn die hun eigen antideeltjes zijn.
Projecten zoals de Majorana Demonstrator en EXO-200 hebben tot doel vast te stellen of neutrino's inderdaad Majorana-deeltjes zijn door het gedrag van zogenaamd neutrinoloos dubbel bètaverval te observeren.
Sommige radioactieve kernen vervallen gelijktijdig en zenden twee elektronen en twee neutrino's uit. Als neutrino's hun eigen antideeltjes waren, zouden ze annihileren na een binair verval, en wetenschappers zouden alleen worden overgelaten om elektronen te observeren.
De zoektocht naar Majorana-neutrino's zou kunnen helpen verklaren waarom er een asymmetrie tussen materie en antimaterie bestaat. Natuurkundigen suggereren dat Majorana-neutrino's zowel zwaar als licht kunnen zijn. De longen bestaan in onze tijd, en de zware bestonden direct na de oerknal. Zware Majorana-neutrino's vervielen asymmetrisch, wat resulteerde in een kleine hoeveelheid materie die ons heelal vulde.
Antimaterie wordt gebruikt in de geneeskunde
PET, PET (Positron Emission Topography) gebruikt positronen om afbeeldingen met een hoge resolutie van het lichaam te produceren. Positron-emitterende radioactieve isotopen (zoals die we in bananen aantroffen) hechten aan chemicaliën zoals glucose die in het lichaam aanwezig zijn. Ze worden in de bloedbaan geïnjecteerd, waar ze van nature vervallen en positronen uitstoten. Die ontmoeten op hun beurt de elektronen van het lichaam en vernietigen. Annihilatie produceert gammastralen die worden gebruikt om het beeld op te bouwen.
Wetenschappers van het ACE-project van CERN bestuderen antimaterie als een potentiële kandidaat voor de behandeling van kanker. Artsen hebben al ontdekt dat ze deeltjesbundels op tumoren kunnen richten die hun energie pas afgeven nadat ze veilig door gezond weefsel zijn gegaan. Het gebruik van antiprotonen zal een extra uitbarsting van energie toevoegen. Deze techniek is effectief gebleken bij de behandeling van hamsters, maar moet nog bij mensen worden getest.
Antimaterie ligt mogelijk op de loer in de ruimte
Een manier waarop wetenschappers het probleem van de asymmetrie tussen materie en antimaterie proberen op te lossen, is door te zoeken naar antimaterie die is overgebleven van de oerknal.
De Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) is een deeltjesdetector op het internationale ruimtestation die naar dergelijke deeltjes zoekt. De AMS bevat magnetische velden die het pad van kosmische deeltjes buigen en materie scheiden van antimaterie. Zijn detectoren moeten dergelijke deeltjes detecteren en identificeren als ze passeren.
Botsingen van kosmische straling produceren meestal positronen en antiprotonen, maar de kans op het creëren van een antiheliumatoom blijft extreem klein vanwege de gigantische hoeveelheid energie die voor dit proces nodig is. Dit betekent dat de waarneming van slechts één nucleolus van antihelium een krachtig bewijs zou zijn voor het bestaan van een gigantische hoeveelheid antimaterie elders in het universum.
Mensen leren eigenlijk hoe ze ruimtevaartuigen kunnen aandrijven met antimaterie-drijfgas
Een klein beetje antimaterie kan enorme hoeveelheden energie produceren, waardoor het een populaire brandstof is voor futuristische sciencefictionschepen.
Raketvoortstuwing op antimaterie is hypothetisch mogelijk; de belangrijkste beperking is het verzamelen van voldoende antimaterie om dit mogelijk te maken.
Tot nu toe is er geen technologie om antimaterie in massa te produceren of te verzamelen in de volumes die nodig zijn voor een dergelijke toepassing. Wetenschappers werken echter aan het nabootsen van een dergelijke beweging en opslag van deze antimaterie. Als we ooit een manier vinden om grote hoeveelheden antimaterie te produceren, zou hun onderzoek kunnen helpen om interstellaire reizen mogelijk te maken.
Afkomstig van symmetrymagazine.org
antimaterie is het tegenovergestelde van normale materie. Meer specifiek hebben de subatomaire deeltjes van antimaterie eigenschappen die tegengesteld zijn aan de eigenschappen van materie die kenmerkend is voor gewone materie.
De elektrische lading van deze deeltjes is omgekeerd. Antimaterie is samen met materie gecreëerd na de oerknal, maar antimaterie is zeldzaam in het huidige universum en wetenschappers weten niet waarom.
Om antimaterie beter te begrijpen, moet je meer weten over materie. Materie bestaat uit atomen, de basiseenheden van chemische elementen zoals waterstof, helium of zuurstof. Elk element heeft een bepaald aantal atomen: waterstof heeft één atoom; helium heeft twee atomen; enzovoort.
Het universum van het atoom is complex, omdat het vol zit met exotische deeltjes die natuurkundigen net beginnen te begrijpen. Vanuit een eenvoudig oogpunt hebben atomen deeltjes, die bekend staan als protonen, en daarbinnen.
Wat krijg je als je de relativiteitstheorie en de kwantummechanica combineert? Er zijn hier geen grappen - alleen een revolutionair concept uitgevonden door de Nobelprijswinnaar P. Dirac nadat hij een vreemde discrepantie in de vergelijking ontdekte.
In de deeltjesfysica heeft elk type deeltje een bijbehorend antideeltje met dezelfde massa maar tegengestelde fysieke ladingen (zoals elektrische lading). Het antideeltje van een elektron is bijvoorbeeld een anti-elektron (vaak een positron genoemd). Terwijl een elektron een negatieve elektrische lading heeft, heeft een positron een positieve elektrische lading en wordt het van nature gegenereerd bij sommige soorten radioactief verval. Het omgekeerde is ook waar: het antideeltje van het positron is het elektron.
Sommige deeltjes, zoals het foton, zijn hun eigen antideeltje. Anders wordt voor elk paar deeltjes met antideeltjes de ene aangeduid als normale materie (waarvan we gemaakt zijn), en de andere (meestal voorafgegaan door "anti"), zoals in antimaterie.
Paren van deeltjes en antideeltjes kunnen elkaar vernietigen en fotonen produceren; aangezien de ladingen van het deeltje en het antideeltje tegengesteld zijn, blijft de totale lading behouden. Bijvoorbeeld, positronen die worden geproduceerd door natuurlijk radioactief verval, vernietigen zichzelf snel met elektronen, waardoor paren gammastralen worden geproduceerd, een proces dat wordt gebruikt bij positronemissietomografie.
De natuurwetten zijn bijna symmetrisch ten opzichte van deeltjes en antideeltjes. Een antiproton en een positron kunnen bijvoorbeeld een anti-waterstofatoom vormen, waarvan wordt aangenomen dat het dezelfde eigenschappen heeft als een waterstofatoom. Dit leidt tot de vraag waarom de vorming van materie na de oerknal heeft geleid tot het ontstaan van een universum dat bijna volledig uit materie bestaat.
Waar is het?
Antimateriedeeltjes ontstaan bij ultrasnelle botsingen. In de eerste momenten na de oerknal bestond alleen energie. Terwijl het universum afkoelde en uitdijde, werden deeltjes van zowel materie als antimaterie in gelijke hoeveelheden geproduceerd. Waarom materie de overhand kreeg, is een vraag die wetenschappers nog niet hebben ontdekt.
Eén theorie suggereert dat er in het begin meer normale materie dan antimaterie werd gecreëerd, zodat er zelfs na wederzijdse vernietiging genoeg normale materie over was om sterren, sterrenstelsels en ons te vormen.
Ontdekking van antimaterie
Antimaterie werd voor het eerst ontdekt in 1928 door de Engelse natuurkundige Paul Dirac, die door de New Scientist 'de grootste Britse theoreticus, zoals Sir Isaac Newton' werd genoemd.
Wat was de vergelijking van Dirac precies? Kortom, het was een enorme uitbreiding van Einsteins relativiteitstheorie gecombineerd met kwantummechanica op een manier die nog nooit eerder wiskundig was gedaan. Dirac ontdekte dat deze vergelijking rekening houdt met het bestaan van deeltjes zoals we die kennen, evenals met tegengesteld geladen deeltjes met magnetische momenten die tegengesteld zijn aan die van de overeenkomstige materiedeeltjes. Hij noemde deze tegengesteld geladen deeltjes antideeltjes of antimaterie.
Volgens het tijdschrift combineerde Dirac de speciale relativiteitsvergelijking van Einstein (die zegt dat licht het snelst bewegende ding in het universum is) en kwantummechanica (die beschrijft wat er in een atoom gebeurt). Hij ontdekte dat de vergelijking werkt voor elektronen met een negatieve lading of met positieve ladingen.
Wanneer antimateriedeeltjes interageren met materiedeeltjes, vernietigen ze elkaar en produceren ze energie. Dit bracht ingenieurs ertoe te speculeren dat de antimateriemotor van een ruimtevaartuig een effectieve manier zou kunnen zijn om het universum te verkennen.
NASA waarschuwt dat dit idee een enorm addertje onder het gras is: het kost ongeveer $ 100 miljard om een milligram antimaterie te creëren.
"Om commercieel levensvatbaar te zijn, zou deze prijs ongeveer 10.000 keer moeten dalen", schreef het bureau. Energieopwekking zorgt voor een andere hoofdpijn: "Het kost veel meer energie om antimaterie te creëren dan de energie die kan worden verkregen uit een antimateriereactie."
Maar dat weerhoudt NASA en andere groepen er niet van om te werken aan het verbeteren van de technologie om antimaterie-voortstuwing mogelijk te maken.
Antimaterie is materie die bestaat uit antideeltjes, dat wil zeggen deeltjes met precies dezelfde, maar omgekeerd in waarde en eigenschappen van die deeltjes, waarvan ze tegenpolen zijn. Elk deeltje heeft zijn eigen spiegelkopie - een antideeltje. De antideeltjes van het proton, neutron en worden respectievelijk antiproton, antineutron en positron genoemd. Protonen en neutronen zijn op hun beurt weer opgebouwd uit nog kleinere deeltjes die quarks worden genoemd. Antiprotonen en antineutronen zijn opgebouwd uit antiquarks.
Antideeltjes dragen een vergelijkbare maar tegengestelde lading als hun tegenhangers in gewone materie, maar hebben dezelfde massa en zijn in alle andere opzichten vergelijkbaar. Zoals wetenschappers suggereren, kunnen er hele sterrenstelsels zijn gemaakt van antimaterie. Er is ook een mening dat er misschien zelfs meer antimaterie in het heelal is dan gewone materie. Maar het is onmogelijk om antimaterie te zien, net als de objecten van de gewone wereld om ons heen. Het is niet zichtbaar voor het menselijk oog.
De meeste astronomen zijn het er nog steeds over eens dat er nog steeds niet zoveel of geen antimaterie in de natuur is, anders zouden er, zoals ze beweren, veel plaatsen in het heelal zijn waar gewone materie en antimaterie met elkaar botsen, wat gepaard zou gaan met een krachtige stroom van gamma stralen veroorzaakt door hun vernietiging. Annihilatie is de wederzijdse vernietiging van deeltjes materie en antimaterie, vergezeld van het vrijkomen van energie. Dergelijke regio's werden echter niet gevonden.
Een van de mogelijke hypothesen voor de oorsprong van antimaterie houdt verband met de oerknaltheorie. Deze theorie beweert dat die van ons allemaal zijn ontstaan als gevolg van de uitbreiding van een bepaald punt in de ruimte. Na de explosie ontstond een gelijke hoeveelheid materie en antimaterie. Onmiddellijk begon het proces van hun wederzijdse vernietiging. Om de een of andere reden was er echter iets meer materie, waardoor het heelal zich kon vormen in de vorm die we gewend zijn.
Vanwege het gebrek aan het vermogen om de eigenschappen van antimaterie te bestuderen, nemen wetenschappers hun toevlucht tot kunstmatige methoden voor de vorming van antimaterie. Om het te verkrijgen, worden speciale wetenschappelijke apparaten gebruikt - deeltjesversnellers, waarin de atomen van materie worden versneld tot ongeveer de snelheid van het licht (300.000 km / s). Als ze botsen, worden sommige deeltjes vernietigd, wat resulteert in de vorming van antideeltjes, waaruit antimaterie kan worden verkregen. Een moeilijk probleem is de opslag van antimaterie, aangezien antimaterie in contact met gewone materie wordt vernietigd. Om dit te doen, worden de resulterende deeltjes antimaterie in een vacuüm geplaatst en erin, waardoor ze in het ongewisse blijven en ze de wanden van de opslag niet kunnen raken.
Ondanks de complexiteit van het verkrijgen en bestuderen van antimaterie, kan het veel voordelen bieden voor ons leven. Ze zijn allemaal gebaseerd op het feit dat wanneer antimaterie interageert met materie, er een enorme hoeveelheid energie vrijkomt. Bovendien wordt de verhouding van vrijgekomen energie tot de massa van de betrokken stof door geen enkel type of explosief overtroffen. Als gevolg van vernietiging zijn er geen bijproducten, alleen pure energie. Daarom dromen wetenschappers al over de toepassing ervan. Bijvoorbeeld over antimaterie met een eindeloze bron. Ruimteschepen met annihilatormotoren zullen duizenden lichtjaren met ongeveer de lichtsnelheid kunnen vliegen. Dit geeft het leger de mogelijkheid om een enorme macht te creëren, veel destructiever dan nucleair of waterstof. Al deze dromen zullen echter pas uitkomen als we goedkope antimaterie op industriële schaal kunnen produceren.
Volgens moderne concepten zijn de krachten die de structuur van materie bepalen (sterke interactievormende kernen en elektromagnetische interactievormende atomen en moleculen) exact hetzelfde (symmetrisch) voor zowel deeltjes als antideeltjes. Dit betekent dat de structuur van antimaterie identiek moet zijn aan die van gewone materie.
De eigenschappen van antimaterie vallen volledig samen met de eigenschappen van gewone materie bekeken door een spiegel (speculariteit ontstaat als gevolg van niet-behoud van pariteit in zwakke interacties).
In november 2015 heeft een groep Russische en buitenlandse natuurkundigen van de Amerikaanse botser RHIC experimenteel de identiteit van de structuur van materie en antimaterie bewezen door nauwkeurig de interactiekrachten tussen antiprotonen te meten, die in dit opzicht niet te onderscheiden bleken van gewone protonen.
Wanneer materie en antimaterie op elkaar inwerken, annihileren ze en worden hoogenergetische fotonen of deeltjes-antideeltje-paren gevormd. De interactie van 1 kg antimaterie en 1 kg materie zal ongeveer 1,8 10 17 joule energie vrijgeven, wat overeenkomt met de energie die vrijkomt bij de explosie van 42,96 megaton TNT. Het krachtigste nucleaire apparaat dat ooit op de planeet is geëxplodeerd, "tsaarbom": een massa van 26,5 ton, tijdens de explosie kwam energie vrij gelijk aan ~ 57-58,6 megaton. De Teller-limiet voor thermonucleaire wapens houdt in dat de meest efficiënte energieopbrengst niet hoger zal zijn dan 6 kt/kg apparaatmassa. Opgemerkt moet worden dat ongeveer 50% van de energie tijdens de vernietiging van een nucleon-antinucleon-paar vrijkomt in de vorm van neutrino's, die praktisch geen interactie hebben met materie.
Er is nogal wat discussie over waarom het waarneembare deel van het heelal bijna uitsluitend uit materie bestaat, en of er andere plaatsen zijn die integendeel bijna volledig met antimaterie zijn gevuld; maar tot op heden is de waargenomen asymmetrie van materie en antimaterie in het universum een van de grootste onopgeloste problemen in de natuurkunde (zie Baryon-asymmetrie van het universum). Aangenomen wordt dat zo'n sterke asymmetrie ontstond in de eerste fracties van een seconde na de oerknal.
Bon
Het eerste object dat volledig uit antideeltjes bestond, was het anti-deuteron dat in 1965 werd gesynthetiseerd; toen werden ook zwaardere antinuclei verkregen. In 1995 werd bij CERN een antiwaterstofatoom gesynthetiseerd, bestaande uit een positron en een antiproton. In de afgelopen jaren is antiwaterstof in aanzienlijke hoeveelheden verkregen en een gedetailleerde studie van de eigenschappen ervan is begonnen.
In 2013 is geëxperimenteerd met een proefinstallatie gebouwd op basis van de ALPHA vacuümval. Wetenschappers hebben de beweging van antimateriemoleculen gemeten onder invloed van het zwaartekrachtveld van de aarde. En hoewel de resultaten onnauwkeurig bleken en de metingen een lage statistische significantie hebben, zijn natuurkundigen tevreden met de eerste experimenten met de directe meting van antimateriezwaartekracht.
Prijs
Antimaterie staat bekend als de duurste stof op aarde - een schatting van de NASA uit 2006 kostte ongeveer 25 miljoen dollar om een milligram positronen te produceren. Volgens een schatting van 1999 zou één gram antiwaterstof $ 62,5 biljoen waard zijn. Volgens een schatting van CERN uit 2001 kostte de productie van een miljardste gram antimaterie (het volume dat CERN gebruikt bij botsingen tussen deeltjes en antideeltjes gedurende tien jaar) enkele honderden miljoenen Zwitserse frank.
zie ook
Schrijf een recensie over het artikel "Antimaterie"
Opmerkingen:
Links
- - 2011
- Pakhlov, Pavel.. postnauka.ru (23.05.2014).
- Pakhlov, Pavel.. postnauka.ru (6.03.2014).
Literatuur
- Vlasov N.A. antimaterie. - M.: Atomizdat, 1966. - 184 d.
- Yu. M. Shirokov, N. P. Yudin Kernfysica. - M.: Nauka, 1972. - 670 d.
Een fragment dat antimaterie karakteriseert
En om de onweerlegbaarheid van dit argument te bewijzen, vluchtten de plooien allemaal uit het gezicht.Prins Andrei keek vragend naar zijn gesprekspartner en antwoordde niet.
- Waarom ga je? Ik weet dat je denkt dat het je plicht is om in het leger te springen nu het leger in gevaar is. Ik begrijp dit, mon cher, c "est de l" heroisme. [mijn lief, dit is heldhaftigheid.]
'Helemaal niet,' zei prins Andrei.
- Maar je bent un philoSophiee, [filosoof,] zij het helemaal, bekijk de zaken van de andere kant, en je zult zien dat het juist jouw plicht is om voor jezelf te zorgen. Laat het maar over aan anderen die nergens meer goed voor zijn... Je kreeg geen bevel om terug te komen, en je werd niet vrijgelaten; daarom kun je bij ons blijven en gaan waar ons ongelukkige lot ons ook leidt. Ze zeggen dat ze naar Olmutz gaan. En Olmutz is een erg leuke stad. En jij en ik rijden rustig samen in mijn kinderwagen.
'Hou op met grappen maken, Bilibin,' zei Bolkonsky.
“Ik zeg het je oprecht en op een vriendelijke manier. Rechter. Waar en waarvoor ga je heen nu je hier kunt blijven? Een van de twee dingen wacht op je (hij verzamelde de huid over zijn linkerslaap): of je bereikt het leger niet en de vrede zal worden gesloten, of nederlaag en schande met het hele Kutuzov-leger.
En Bilibin maakte zijn huid los en voelde dat zijn dilemma onweerlegbaar was.
"Ik kan dit niet beoordelen", zei prins Andrei koeltjes, maar dacht: "Ik ga om het leger te redden."
- Mon cher, vous etes un heros, [Mijn liefste, je bent een held,] - zei Bilibin.
Diezelfde nacht, buigend voor de minister van Oorlog, ging Bolkonsky naar het leger, niet wetende waar hij haar zou vinden, en bang om door de Fransen te worden onderschept op weg naar Krems.
In Brunn pakte de hele hofbevolking in, en zware ladingen werden al naar Olmutz gestuurd. Bij Etzelsdorf reed prins Andrei de weg op waarlangs het Russische leger zich met de grootste haast en in de grootste wanorde voortbewoog. De weg was zo vol met wagens dat het onmogelijk was om in een koets te rijden. Prins Andrey nam een paard en een kozak van het opperhoofd van de kozakken, hongerig en moe, haalde de karren in en ging op zoek naar de opperbevelhebber en zijn wagen. De meest onheilspellende geruchten over de toestand van het leger bereikten hem onderweg, en de aanblik van het leger dat in wanorde liep, bevestigde deze geruchten.
"Cette armee russe que l" of 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)", ["Dit Russische leger, dat Engels goud dat van het einde van de wereld hierheen is gebracht, zal hetzelfde lot ondergaan (het lot van het Ulm-leger). ”] Hij herinnerde zich de woorden van Bonaparte's bevel aan zijn leger vóór het begin van de campagne, en deze woorden wekten evenzeer in hem verbaasd over de held van het genie, een gevoel van beledigde trots en de hoop op glorie. "En als er niets anders over is dan te sterven? dacht hij. Nou, als het nodig is! Ik zal het niet slechter doen dan anderen."
Prins Andrei keek met minachting naar deze eindeloze, bemoeizuchtige teams, wagens, parken, artillerie, en opnieuw wagens, wagens en wagens van alle mogelijke typen, die elkaar inhaalden en de modderige weg in drie, vier rijen blokkeerden. Van alle kanten, achter en voor, zolang het gehoor maar genoeg was, het geluid van wielen, het gerommel van lichamen, karren en geweerkoetsen, het gekletter van paarden, slagen met een zweep, porrenkreten, vloeken van soldaten, batmen en agenten werden gehoord. Langs de randen van de weg zag je onophoudelijk gevallen paarden, gevild en niet gevild, nu kapotte wagens, waarin, wachtend op iets, eenzame soldaten zaten, dan soldaten gescheiden van de teams, die in menigten op weg waren naar naburige dorpen of kippen, rammen, hooi of hooi uit de dorpen slepen, zakken gevuld met iets.
Bij de afdalingen en beklimmingen werd de menigte dikker en er was een ononderbroken gekreun van geschreeuw. De soldaten, kniediep in de modder verdronken, pakten geweren en wagens in hun armen; zwepen sloegen, hoeven gleed uit, sporen barsten en kisten barsten van geschreeuw. De officieren die de leiding hadden over de beweging, vooruit of achteruit, liepen tussen de konvooien door. Hun stemmen waren zwak hoorbaar te midden van het algemene gerommel, en het was duidelijk van hun gezichten af dat ze wanhoopten aan de mogelijkheid om deze stoornis te stoppen. "Voila le cher ['Hier is een duur] orthodox leger', dacht Bolkonsky, terwijl hij zich de woorden van Bilibin herinnerde.
Omdat hij een van deze mensen wilde vragen waar de opperbevelhebber was, reed hij naar de wagentrein. Recht tegenover hem reed een vreemde koets met één paard, klaarblijkelijk opgesteld door zelfgemaakte soldaten, die het midden voorstelde tussen een kar, een cabriolet en een koets. Een soldaat reed in de koets en een vrouw zat onder een leren topje achter een schort, allemaal in sjaals gewikkeld. Prins Andrei kwam aanrijden en had de soldaat al met een vraag aangesproken, toen zijn aandacht werd getrokken door het wanhopige geschreeuw van een vrouw die in een wagen zat. De officier die de leiding had over het konvooi sloeg de soldaat, die als koetsier in dit rijtuig zat, omdat hij om de anderen heen wilde gaan, en de zweep viel op het platform van het rijtuig. De vrouw schreeuwde doordringend. Toen ze prins Andrei zag, leunde ze onder haar schort vandaan en zwaaide met haar dunne handen die onder een sjaal van tapijt waren uitgekomen:
- Adjudant! Mr. Adjudant!... In godsnaam... bescherm... Wat zal het zijn? we lopen achter, we zijn de onze kwijt...
- Ik breek het in een cake, wikkel het! schreeuwde de boze officier tegen de soldaat: "Keer terug met je hoer."
- Mr. Adjudant, bescherm. Wat is het? schreeuwde de dokter.
- Sla dit rijtuig alstublieft over. Zie je niet dat het een vrouw is? - zei prins Andrei, terwijl hij naar de officier reed.
De officier wierp een blik op hem en wendde zich zonder te antwoorden tot de soldaat: "Ik ga om ze heen... Ga terug!"...
'Laat me door, zeg ik je,' herhaalde prins Andrei opnieuw, zijn lippen tuitend.
- En wie ben jij? plotseling wendde de officier zich met dronken woede tot hem. - Wie ben jij? Jij (hij rustte vooral op jou) bent de baas, of wat? Ik ben hier de baas, niet jij. Jij, terug, - herhaalde hij, - ik zal tegen een taart slaan.
Deze uitdrukking beviel de officier blijkbaar.
- De adjudant scheerde zich belangrijk af, - er klonk een stem van achteren.
Prins Andrei zag dat de officier in die dronken vlaag van grondeloze woede verkeerde, waarin mensen zich niet herinneren wat ze zeggen. Hij zag dat zijn voorspraak voor de vrouw van de dokter in de wagen gevuld was met wat hij het meest vreesde in de wereld, wat spot [grappig] wordt genoemd, maar zijn instinct vertelde anders. Voordat de officier tijd had om zijn laatste woorden af te maken, reed prins Andrei, met een door hondsdolheid misvormd gezicht, naar hem toe en hief zijn zweep:
- Laat me uit je wil!
De agent zwaaide met zijn hand en reed haastig weg.