Jak zdobyć antymaterię. Antymateria, antymateria i tworzenie antywodoru. Gdzie ona jest, ta antymateria
) zarówno dla cząstek, jak i antycząstek. Oznacza to, że struktura antymaterii musi być identyczna ze strukturą zwykłej materii.
Różnica między materią a antymaterią jest możliwa tylko dzięki oddziaływaniu słabym, jednak w zwykłych temperaturach efekty słabe są pomijalne.
Kiedy materia i antymateria wchodzą w interakcję, anihilują i powstają fotony o wysokiej energii lub pary cząstka-antycząstka. Obliczono, że gdy 1 kg antymaterii i 1 kg materii oddziałują ze sobą, uwolnione zostanie około 1,8·10 17 dżuli energii, co odpowiada energii uwolnionej podczas eksplozji 42,96 megaton trotylu. Najpotężniejsze urządzenie nuklearne, jakie kiedykolwiek eksplodowało na planecie, „carska bomba” (masa ~ 20 ton), odpowiadało 57 megatonom. Należy zauważyć, że około 50% energii podczas anihilacji pary nukleon-antynukleon uwalniane jest w postaci neutrin, które praktycznie nie oddziałują z materią.
Toczy się sporo dyskusji na temat tego, dlaczego obserwowalna część Wszechświata składa się prawie wyłącznie z materii i czy istnieją inne miejsca wypełnione, wręcz przeciwnie, prawie całkowicie antymaterią; ale do tej pory obserwowana asymetria materii i antymaterii we wszechświecie jest jednym z największych nierozwiązanych problemów fizyki (patrz asymetria barionowa wszechświata). Zakłada się, że tak silna asymetria powstała w pierwszych ułamkach sekundy po Wielkim Wybuchu.
Paragon fiskalny
Pierwszym obiektem złożonym wyłącznie z antycząstek był antydeuteron zsyntetyzowany w 1965 roku; następnie uzyskano również cięższe przeciwjądra. W 1995 roku w CERN zsyntetyzowano atom antywodoru, składający się z pozytonu i antyprotonu. W ostatnich latach uzyskano antywodór w znacznych ilościach i rozpoczęto szczegółowe badania jego właściwości.
Cena £
Wiadomo, że antymateria jest najdroższą substancją na Ziemi – według szacunków NASA z 2006 roku wyprodukowanie miligrama pozytonów kosztowało około 25 milionów dolarów. Według szacunków z 1999 roku jeden gram antywodoru byłby wart 62,5 biliona dolarów. Według szacunków CERN z 2001 r., produkcja jednej miliardowej grama antymaterii (ilość zużywana przez CERN w zderzeniach cząstek z antycząstkami w ciągu dziesięciu lat) kosztowała kilkaset milionów franków szwajcarskich.
Zobacz też
Uwagi
Spinki do mankietów
Fundacja Wikimedia. 2010 .
Synonimy:Zobacz, co „Antymateria” znajduje się w innych słownikach:
Antymateria... Słownik pisowni
antymateria- antymateria/, a/ … połączone. Oprócz. Przez myślnik.
ALE; por. Fiz. Materia zbudowana z antycząstek. ◁ Antymateriał, och, och. * * * Antymateria to materia zbudowana z antycząstek. Jądra atomów antymaterii składają się z antyprotonów i antyneutronów, a powłoki atomowe zbudowane są z pozytonów. słownik encyklopedyczny
ANTYMATERIA Materia składa się z antycząstek. Jądra atomów antymaterii składają się z antyprotonów i antyneutronów, a rolę elektronów odgrywają pozytony. Zakłada się, że w pierwszych chwilach powstania Wszechświata antymateria i materia…… Współczesna encyklopedia
Materia zbudowana z antycząstek. Jądra atomów antymaterii zbudowane są z antyprotonów i antyneutronów, natomiast powłoki atomowe zbudowane są z pozytonów. Nagromadzenie antymaterii we wszechświecie nie zostało jeszcze odkryte. Na naładowanych akceleratorach cząstek uzyskanych ... ... Wielki słownik encyklopedyczny
ANTYMATERIA, substancja składająca się z antycząstek, identycznych pod każdym względem ze zwykłymi cząsteczkami, z wyjątkiem ŁADOWANIA ELEKTRYCZNEGO, OBROTU I MOMENTU MAGNETYCZNEGO, które mają przeciwny znak. Kiedy antycząstka, taka jak pozyton... ... Naukowy i techniczny słownik encyklopedyczny
Poślubić Materia utworzona z antycząstek (w fizyce). Słownik wyjaśniający Efraima. T. F. Efremova. 2000... Współczesny słownik objaśniający języka rosyjskiego Efremova
Materia zbudowana z antycząstek. Jądra atomów w va składają się z protonów i neutronów, a elektrony tworzą powłoki atomów. W A. jądra składają się z antyprotonów i antyneutronów, a miejsce elektronów w ich powłokach zajmują pozytony. Według współczesnego teorie, trucizna... Encyklopedia fizyczna
Ist., liczba synonimów: 1 antymateria (2) Słownik synonimów ASIS. V.N. Triszyn. 2013 ... Słownik synonimów
ANTYMATERIA- materia składająca się z (patrz). Kwestia występowania A. we Wszechświecie jest wciąż otwarta… Wielka Encyklopedia Politechniczna
Książki
- Wszechświat w lusterku wstecznym. Czy Bóg był praworęczny? Albo ukryta symetria, antymateria i bozon Higgsa autorstwa Dave'a Goldberga. Nie lubisz fizyki? Po prostu nie czytałeś książek Dave'a Goldberga! Ta książka wprowadzi Cię w jeden z najbardziej intrygujących tematów współczesnej fizyki, podstawowe symetrie. Rzeczywiście, w naszym pięknym ...
- Wszechświat w lusterku wstecznym. Czy Bóg był praworęczny? Albo ukryta symetria, antymateria i bozon, Dave Goldberg. Nie lubisz fizyki? Po prostu nie czytałeś książek Dave'a Goldberga! Ta książka wprowadzi Cię w jeden z najbardziej intrygujących tematów współczesnej fizyki - podstawowe symetrie. W końcu w naszym…
Antymateria od dawna jest tematem science fiction. W książce i filmie Angels & Demons profesor Langdon próbuje uratować Watykan przed bombą z antymaterii. Statek kosmiczny Star Trek Enterprise wykorzystuje anihilujący silnik na antymaterię, aby podróżować z prędkością większą niż prędkość światła. Ale antymateria jest również przedmiotem naszej rzeczywistości. Cząstki antymaterii są praktycznie identyczne jak ich materialne odpowiedniki, z tym wyjątkiem, że mają przeciwny ładunek i spin. Kiedy antymateria styka się z materią, natychmiast anihilują w energię, a to już nie jest fikcja.
Chociaż bomby na antymaterię i statki oparte na tym samym paliwie nie są jeszcze możliwe w praktyce, istnieje wiele faktów na temat antymaterii, które Cię zaskoczą lub pozwolą odświeżyć to, co już wiesz.
Antymateria miała zniszczyć całą materię we wszechświecie po Wielkim Wybuchu
Zgodnie z teorią Wielki Wybuch stworzył materię i antymaterię w równych ilościach. Kiedy się spotykają, następuje wzajemne unicestwienie, unicestwienie i pozostaje tylko czysta energia. Na tej podstawie nie powinniśmy istnieć.
Ale istniejemy. O ile fizycy wiedzą, dzieje się tak dlatego, że na każdy miliard par materia-antymateria przypadała jedna dodatkowa cząsteczka materii. Fizycy starają się jak najlepiej wyjaśnić tę asymetrię.
Antymateria jest bliżej niż myślisz
Niewielkie ilości antymaterii nieustannie spadają na Ziemię w postaci promieni kosmicznych, energetycznych cząstek z kosmosu. Te cząsteczki antymaterii docierają do naszej atmosfery na poziomie od jednego do ponad stu na metr kwadratowy. Naukowcy mają również dowody na to, że podczas burzy wytwarzana jest antymateria.
Są inne źródła antymaterii, które są nam bliższe. Banany, na przykład, generują antymaterię, emitując jeden pozyton – odpowiednik antymaterii elektronu – mniej więcej raz na 75 minut. Dzieje się tak, ponieważ banany zawierają niewielkie ilości potasu-40, naturalnie występującego izotopu potasu. Rozpad potasu-40 czasami wytwarza pozyton.
Nasze ciała zawierają również potas-40, co oznacza, że emitujesz również pozytony. Antymateria anihiluje natychmiast w kontakcie z materią, więc te cząsteczki antymaterii nie żyją zbyt długo.
Ludziom udało się wytworzyć całkiem sporo antymaterii
Zniszczenie antymaterii i materii może potencjalnie uwolnić ogromne ilości energii. Gram antymaterii może wywołać eksplozję wielkości bomby atomowej. Jednak ludzie nie wyprodukowali dużo antymaterii, więc nie ma się czego bać.
Wszystkie antyprotony wytworzone w akceleratorze cząstek Tevatron Laboratorium Fermiego mają zaledwie 15 nanogramów. W CERN wyprodukowano do tej pory tylko około 1 nanograma. W DESY w Niemczech - nie więcej niż 2 nanogramy pozytonów.
Jeśli cała stworzona przez ludzi antymateria natychmiast unicestwi się, jej energia nie wystarczy nawet do zagotowania filiżanki herbaty.
Problem tkwi w wydajności i kosztach produkcji i przechowywania antymaterii. Stworzenie 1 grama antymaterii wymaga około 25 milionów kilowatogodzin energii i kosztuje ponad milion miliardów dolarów. Nic dziwnego, że antymateria jest czasami umieszczana na liście dziesięciu najdroższych substancji na naszym świecie.
Istnieje coś takiego jak pułapka na antymaterię.
Aby badać antymaterię, musisz zapobiec jej anihilacji z materią. Naukowcy znaleźli na to kilka sposobów.
Naładowane cząstki antymaterii, takie jak pozytony i antyprotony, mogą być przechowywane w tak zwanych pułapkach Penninga. Są jak małe akceleratory cząstek. Wewnątrz nich cząsteczki poruszają się po spirali, podczas gdy pola magnetyczne i elektryczne nie pozwalają im zderzać się ze ścianami pułapki.
Jednak pułapki Penninga nie działają na obojętne cząstki, takie jak antywodór. Ponieważ nie mają ładunku, cząstki te nie mogą być ograniczane przez pola elektryczne. Są trzymane w pułapkach Ioffe, które działają poprzez tworzenie obszaru przestrzeni, w którym pole magnetyczne staje się silniejsze we wszystkich kierunkach. Cząstki antymaterii utknęły w obszarze o najsłabszym polu magnetycznym.
Pole magnetyczne Ziemi może działać jak pułapki na antymaterię. Antyprotony zostały znalezione w pewnych strefach na Ziemi - w pasach radiacyjnych Van Allena.
Antymateria może spaść (dosłownie)
Cząstki materii i antymaterii mają tę samą masę, ale różnią się właściwościami, takimi jak ładunek elektryczny i spin. przewiduje, że grawitacja powinna mieć taki sam wpływ na materię i antymaterię, jednak to nie jest pewne. Nad tym pracują eksperymenty takie jak AEGIS, ALPHA i GBAR.
Zaobserwowanie efektu grawitacyjnego w antymaterii nie jest tak proste, jak obserwowanie spadającego z drzewa jabłka. Eksperymenty te wymagają zatrzymania antymaterii w pułapce lub spowolnienia jej poprzez schłodzenie do temperatury nieco powyżej zera absolutnego. A ponieważ grawitacja jest najsłabszą z podstawowych sił, fizycy muszą w tych eksperymentach używać neutralnych cząstek antymaterii, aby zapobiec interakcji z potężniejszą siłą elektryczności.
Antymateria badana w moderatorach cząstek
Czy słyszałeś o akceleratorach cząstek, ale czy słyszałeś o moderatorach cząstek? CERN dysponuje maszyną zwaną zwalniaczem antyprotonów, w której antyprotony są uwięzione i spowalniane w celu zbadania ich właściwości i zachowania.
W pierścieniach akceleratorów cząstek, takich jak Wielki Zderzacz Hadronów, cząstki zyskują energię za każdym razem, gdy kończą okrąg. Moderatorzy działają w odwrotny sposób: zamiast rozpraszać cząstki, są popychane w przeciwnym kierunku.
Neutrina mogą być własnymi antycząsteczkami
Cząstka materii i jej antymaterialny partner niosą przeciwne ładunki, co ułatwia ich rozróżnienie. Neutrina, prawie bezmasowe cząstki, które rzadko oddziałują z materią, nie mają ładunku. Naukowcy uważają, że mogą to być hipotetyczna klasa cząstek, które są ich własnymi antycząstkami.
Projekty takie jak Majorana Demonstrator i EXO-200 mają na celu ustalenie, czy neutrina są rzeczywiście cząstkami Majorany, obserwując zachowanie tak zwanego podwójnego rozpadu beta bez neutrin.
Niektóre jądra radioaktywne rozpadają się jednocześnie, emitując dwa elektrony i dwa neutrina. Gdyby neutrina były ich własnymi antycząstkami, anihilowałyby po rozpadzie binarnym, a naukowcom pozostałoby tylko obserwowanie elektronów.
Poszukiwanie neutrin Majorany może pomóc wyjaśnić, dlaczego istnieje asymetria materia-antymateria. Fizycy sugerują, że neutrina Majorany mogą być ciężkie lub lekkie. Płuca istnieją w naszych czasach, a ciężkie istniały zaraz po Wielkim Wybuchu. Ciężkie neutrina Majorany rozpadły się asymetrycznie, w wyniku czego powstała niewielka ilość materii, która wypełniła nasz Wszechświat.
Antymateria jest wykorzystywana w medycynie
PET, PET (Positron Emission Topography) wykorzystuje pozytony do tworzenia obrazów ciała o wysokiej rozdzielczości. Izotopy promieniotwórcze emitujące pozytony (takie jak te, które znaleźliśmy w bananach) przyłączają się do substancji chemicznych, takich jak glukoza, które są obecne w organizmie. Są wstrzykiwane do krwiobiegu, gdzie w naturalny sposób ulegają rozkładowi, emitując pozytony. Te z kolei spotykają się z elektronami ciała i anihilują. Anihilacja wytwarza promienie gamma, które są wykorzystywane do budowy obrazu.
Naukowcy z projektu ACE w CERN badają antymaterię jako potencjalnego kandydata do leczenia raka. Lekarze już zorientowali się, że mogą kierować wiązki cząstek na guzy, które emitują swoją energię dopiero po bezpiecznym przejściu przez zdrową tkankę. Używanie antyprotonów doda dodatkowego przypływu energii. Ta technika okazała się skuteczna w leczeniu chomików, ale nie została jeszcze przetestowana na ludziach.
Antymateria może czaić się w kosmosie
Jednym ze sposobów, w jaki naukowcy próbują rozwiązać problem asymetrii materia-antymateria, jest poszukiwanie antymaterii pozostałej po Wielkim Wybuchu.
Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) to detektor cząstek znajdujący się na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, który wyszukuje takie cząstki. AMS zawiera pola magnetyczne, które zaginają drogę kosmicznych cząstek i oddzielają materię od antymaterii. Jego detektory muszą wykrywać i identyfikować takie cząstki, gdy przechodzą.
Zderzenia promieni kosmicznych zwykle wytwarzają pozytony i antyprotony, ale prawdopodobieństwo powstania atomu antyhelu pozostaje niezwykle małe ze względu na gigantyczną ilość energii potrzebnej do tego procesu. Oznacza to, że obserwacja tylko jednego jądra antyhelu byłaby mocnym dowodem na istnienie gigantycznej ilości antymaterii w innym miejscu we wszechświecie.
Ludzie faktycznie uczą się, jak zasilać statki kosmiczne paliwem z antymaterii
Tylko odrobina antymaterii może wytworzyć ogromne ilości energii, co czyni ją popularnym paliwem dla futurystycznych statków science fiction.
Napęd rakietowy na antymaterię jest hipotetycznie możliwy; głównym ograniczeniem jest zebranie wystarczającej ilości antymaterii, aby tak się stało.
Jak dotąd nie ma technologii masowej produkcji lub gromadzenia antymaterii w ilościach wymaganych do takiego zastosowania. Naukowcy pracują jednak nad imitacją takiego ruchu i przechowywania tej właśnie antymaterii. Pewnego dnia, jeśli znajdziemy sposób na wytwarzanie dużych ilości antymaterii, ich badania mogą pomóc w urzeczywistnieniu podróży międzygwiezdnych.
Pochodzi z symmetrymagazine.org
antymateria jest przeciwieństwem normalnej materii. Dokładniej, subatomowe cząstki antymaterii mają właściwości przeciwne do właściwości materii charakterystycznych dla zwykłej materii.
Ładunek elektryczny tych cząstek jest odwrócony. Antymateria została stworzona wraz z materią po Wielkim Wybuchu, ale antymateria jest rzadkością w dzisiejszym wszechświecie i naukowcy nie wiedzą dlaczego.
Aby lepiej zrozumieć antymaterię, musisz wiedzieć więcej o materii. Materia składa się z atomów, które są podstawowymi jednostkami pierwiastków chemicznych, takich jak wodór, hel czy tlen. Każdy pierwiastek ma określoną liczbę atomów: wodór ma jeden atom; hel ma dwa atomy; itp.
Wszechświat atomu jest złożony, ponieważ jest pełen egzotycznych cząstek, które fizycy dopiero zaczynają rozumieć. Z prostego punktu widzenia atomy mają cząstki, które są znane jako protony, i wewnątrz nich.
Co otrzymasz, gdy połączysz teorię względności i mechanikę kwantową? Tu nie ma żartów - po prostu rewolucyjna koncepcja wymyślona przez noblistę P. Diraca po tym, jak odkrył dziwną rozbieżność w równaniu.
W fizyce cząstek elementarnych każdy rodzaj cząstki ma powiązaną antycząstkę o tej samej masie, ale przeciwnych ładunkach fizycznych (takich jak ładunek elektryczny). Na przykład antycząstka elektronu jest antyelektronem (często nazywanym pozytonem). Podczas gdy elektron ma ujemny ładunek elektryczny, pozyton ma dodatni ładunek elektryczny i jest naturalnie generowany w niektórych typach rozpadu radioaktywnego. Odwrotna sytuacja jest również prawdziwa: antycząstka pozytonu jest elektronem.
Niektóre cząstki, takie jak foton, są własnymi antycząstkami. W przeciwnym razie dla każdej pary cząstek z antycząstkami jedna jest oznaczona jako normalna materia (z której jesteśmy zbudowani), a druga (zazwyczaj poprzedzona przedrostkiem „anty”), jak w antymaterii.
Pary cząstka-antycząstka mogą anihilować się nawzajem, wytwarzając fotony; ponieważ ładunki cząstki i antycząstki są przeciwne, całkowity ładunek jest zachowany. Na przykład pozytony wytwarzane w wyniku naturalnego rozpadu promieniotwórczego szybko anihilują z elektronami, wytwarzając pary promieni gamma, proces stosowany w pozytonowej tomografii emisyjnej.
Prawa natury są prawie symetryczne w odniesieniu do cząstek i antycząstek. Na przykład antyproton i pozyton mogą tworzyć atomy anty-wodór, które, jak się uważa, mają takie same właściwości jak atom wodoru. Prowadzi to do pytania, dlaczego powstanie materii po Wielkim Wybuchu doprowadziło do powstania wszechświata składającego się prawie wyłącznie z materii.
Gdzie to jest?
Cząstki antymaterii powstają w zderzeniach z bardzo dużą prędkością. W pierwszych chwilach po Wielkim Wybuchu istniała tylko energia. Gdy wszechświat ochładzał się i rozszerzał, cząstki materii i antymaterii były produkowane w równych ilościach. Dlaczego materia zaczęła dominować jest pytaniem, którego naukowcy jeszcze nie odkryli.
Jedna z teorii sugeruje, że na początku powstało więcej normalnej materii niż antymaterii, tak że nawet po wzajemnej anihilacji pozostało wystarczająco dużo normalnej materii, by uformować gwiazdy, galaktyki i nas.
Odkrycie antymaterii
Antymateria została po raz pierwszy odkryta w 1928 roku przez angielskiego fizyka Paula Diraca, którego New Scientist nazwał „największym brytyjskim teoretykiem, takim jak sir Isaac Newton”.
Czym dokładnie było równanie Diraca? Krótko mówiąc, było to szerokie rozszerzenie teorii względności Einsteina połączone z mechaniką kwantową w sposób, jakiego nigdy wcześniej nie robiono matematycznie. Dirac odkrył, że równanie to uwzględnia istnienie znanych nam cząstek, a także przeciwnie naładowanych cząstek o momentach magnetycznych przeciwnych do momentów odpowiadających im cząstek materii. Nazwał te przeciwnie naładowane cząstki antycząstkami lub antymaterią.
Według magazynu, Dirac połączył specjalne równanie względności Einsteina (które mówi, że światło jest najszybciej poruszającą się rzeczą we wszechświecie) i mechanikę kwantową (które opisuje, co dzieje się w atomie). Odkrył, że równanie działa dla elektronów z ładunkiem ujemnym lub dodatnim.
Kiedy cząstki antymaterii oddziałują z cząstkami materii, anihilują się nawzajem i wytwarzają energię. Doprowadziło to inżynierów do spekulacji, że silnik statku kosmicznego na antymaterię może być skutecznym sposobem eksploracji wszechświata.
NASA ostrzega, że ten pomysł ma ogromny haczyk: wytworzenie miligrama antymaterii wymaga około 100 miliardów dolarów.
„Aby była opłacalna komercyjnie, cena musiałaby spaść o około 10 000 razy” – napisała agencja. Wytwarzanie energii powoduje kolejny ból głowy: „Wytworzenie antymaterii wymaga znacznie więcej energii niż energia, którą można uzyskać z reakcji na antymaterię”.
Ale to nie powstrzymało NASA i innych grup przed pracami nad ulepszeniem technologii umożliwiającej napęd antymaterii.
Antymateria to materia składająca się z antycząstek, czyli cząstek o dokładnie takich samych, ale odwrotnych wartościach i właściwościach tych cząstek, których są przeciwieństwami. Każda cząsteczka ma swoją własną lustrzaną kopię - antycząsteczkę. Antycząstki protonu, neutronu i są nazywane odpowiednio antyprotonem, antyneutronem i pozytonem. Z kolei protony i neutrony składają się z jeszcze mniejszych cząstek zwanych kwarkami. Antyprotony i antyneutrony składają się z antykwarków.
Antycząstki mają podobny, ale przeciwny ładunek, jak ich zwykłe odpowiedniki z materii, ale mają tę samą masę i są podobne pod każdym innym względem. Jak sugerują naukowcy, mogą istnieć całe galaktyki zbudowane z antymaterii. Istnieje również opinia, że we Wszechświecie może być nawet więcej antymaterii niż zwykłej materii. Nie da się jednak zobaczyć antymaterii, podobnie jak obiektów otaczającego nas zwykłego świata. Nie jest widoczny dla ludzkiego oka.
Większość astronomów nadal zgadza się, że antymaterii w przyrodzie nadal nie ma tak dużo lub wcale, w przeciwnym razie, jak twierdzą, byłoby wiele miejsc we Wszechświecie, w których zwykła materia i antymateria zderzają się ze sobą, czemu towarzyszyłby potężny przepływ gamma promienie spowodowane ich anihilacją. Anihilacja to wzajemne unicestwienie cząstek materii i antymaterii, któremu towarzyszy uwolnienie energii. Nie znaleziono jednak takich regionów.
Jedna z możliwych hipotez dotyczących pochodzenia antymaterii jest związana z teorią Wielkiego Wybuchu. Teoria ta twierdzi, że wszystkie nasze powstały w wyniku ekspansji pewnego punktu w przestrzeni. Po wybuchu powstała równa ilość materii i antymaterii. Natychmiast rozpoczął się proces ich wzajemnego niszczenia. Jednak z jakiegoś powodu było trochę więcej materii, która pozwoliła Wszechświatowi uformować się w formie, do której jesteśmy przyzwyczajeni.
Ze względu na brak możliwości badania właściwości antymaterii naukowcy uciekają się do sztucznych metod powstawania antymaterii. Aby to uzyskać, stosuje się specjalne urządzenia naukowe - akceleratory cząstek, w których atomy materii są przyspieszane do około prędkości światła (300 000 km/s). Zderzając się, niektóre cząstki ulegają zniszczeniu, w wyniku czego powstają antycząstki, z których można uzyskać antymaterię. Trudnym problemem jest przechowywanie antymaterii, ponieważ w kontakcie ze zwykłą materią, antymateria ulega zniszczeniu. Aby to zrobić, powstałe cząsteczki antymaterii są umieszczane w próżni i wewnątrz, co utrzymuje je w stanie zawieszenia i nie pozwala im dotykać ścian magazynu.
Pomimo złożoności pozyskiwania i badania antymaterii, może ona przynieść wiele korzyści dla naszego życia. Wszystkie opierają się na fakcie, że gdy antymateria wchodzi w interakcję z materią, uwalniana jest ogromna ilość energii. Co więcej, stosunek uwolnionej energii do masy danej substancji nie jest lepszy od żadnego typu ani materiału wybuchowego. W wyniku anihilacji nie ma produktów ubocznych, tylko czysta energia. Dlatego naukowcy już marzą o jego zastosowaniu. Na przykład o antymaterii z nieskończonym zasobem. Statki kosmiczne z silnikami anihilacyjnymi będą w stanie przelecieć tysiące lat świetlnych z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Da to wojsku możliwość stworzenia ogromnej mocy, znacznie bardziej niszczycielskiej niż atom czy wodór. Jednak wszystkie te marzenia nie spełnią się, dopóki nie będziemy mogli produkować niedrogiej antymaterii na skalę przemysłową.
Zgodnie ze współczesnymi koncepcjami, siły decydujące o budowie materii (oddziaływanie silne tworzące jądra i oddziaływanie elektromagnetyczne tworzące atomy i molekuły) są dokładnie takie same (symetryczne) zarówno dla cząstek, jak i antycząstek. Oznacza to, że struktura antymaterii musi być identyczna ze strukturą zwykłej materii.
Właściwości antymaterii całkowicie pokrywają się z właściwościami zwykłej materii oglądanej przez lustro (specularity powstaje z powodu braku zachowania parzystości w oddziaływaniach słabych).
W listopadzie 2015 r. grupa fizyków rosyjskich i zagranicznych przy amerykańskim zderzaczu RHIC eksperymentalnie udowodniła tożsamość struktury materii i antymaterii, dokładnie mierząc siły oddziaływania między antyprotonami, które okazały się pod tym względem nie do odróżnienia od zwykłych protonów.
Kiedy materia i antymateria wchodzą w interakcję, anihilują i powstają fotony o wysokiej energii lub pary cząstka-antycząstka. Oddziaływanie 1 kg antymaterii i 1 kg materii wyzwoli około 1,8 10 17 dżuli energii, co odpowiada energii uwolnionej podczas eksplozji 42,96 megaton trotylu. Najpotężniejsze urządzenie nuklearne, jakie kiedykolwiek eksplodowało na naszej planecie, „bomba carska”: masa 26,5 ton, podczas eksplozji wyzwoliła energię równą ~ 57-58,6 megaton. Limit Tellera dla broni termojądrowej oznacza, że najbardziej wydajna wydajność energetyczna nie przekroczy 6 kt/kg masy urządzenia. Należy zauważyć, że około 50% energii podczas anihilacji pary nukleon-antynukleon uwalniane jest w postaci neutrin, które praktycznie nie oddziałują z materią.
Toczy się sporo dyskusji na temat tego, dlaczego obserwowalna część Wszechświata składa się prawie wyłącznie z materii i czy istnieją inne miejsca wypełnione, wręcz przeciwnie, prawie całkowicie antymaterią; ale do tej pory obserwowana asymetria materii i antymaterii we wszechświecie jest jednym z największych nierozwiązanych problemów fizyki (patrz asymetria barionowa wszechświata). Zakłada się, że tak silna asymetria powstała w pierwszych ułamkach sekundy po Wielkim Wybuchu.
Paragon fiskalny
Pierwszym obiektem złożonym wyłącznie z antycząstek był antydeuteron zsyntetyzowany w 1965 roku; następnie uzyskano również cięższe przeciwjądra. W 1995 roku w CERN zsyntetyzowano atom antywodoru, składający się z pozytonu i antyprotonu. W ostatnich latach uzyskano antywodór w znacznych ilościach i rozpoczęto szczegółowe badania jego właściwości.
W 2013 roku przeprowadzono eksperymenty na instalacji pilotażowej zbudowanej na bazie odwadniacza próżniowego ALPHA. Naukowcy zmierzyli ruch cząsteczek antymaterii pod wpływem pola grawitacyjnego Ziemi. I choć wyniki okazały się niedokładne, a pomiary mają niską istotność statystyczną, fizycy są zadowoleni z pierwszych eksperymentów dotyczących bezpośredniego pomiaru grawitacji antymaterii.
Cena £
Wiadomo, że antymateria jest najdroższą substancją na Ziemi – według szacunków NASA z 2006 roku wyprodukowanie miligrama pozytonów kosztowało około 25 milionów dolarów. Według szacunków z 1999 roku jeden gram antywodoru byłby wart 62,5 biliona dolarów. Według szacunków CERN z 2001 r., produkcja jednej miliardowej grama antymaterii (ilość zużywana przez CERN w zderzeniach cząstek z antycząstkami w ciągu dziesięciu lat) kosztowała kilkaset milionów franków szwajcarskich.
Zobacz też
Napisz recenzję artykułu „Antymateria”
Uwagi
Spinki do mankietów
- - 2011
- Pachłow, Paweł.. postnauka.ru (23.05.2014).
- Pachłow, Paweł.. postnauka.ru (6.03.2014).
Literatura
- Własow N.A. Antymateria. - M .: Atomizdat, 1966. - 184 s.
- Yu.M. Shirokov, N.P. Yudin Fizyka nuklearna. - M.: Nauka, 1972. - 670 s.
Fragment charakteryzujący Antymaterię
Aby udowodnić niepodważalność tego argumentu, wszystkie fałdy uciekły z twarzy.Książę Andriej spojrzał pytająco na swojego rozmówcę i nie odpowiedział.
- Dlaczego idziesz? Wiem, że uważasz, że twoim obowiązkiem jest wskoczyć do wojska teraz, gdy armia jest w niebezpieczeństwie. Rozumiem to, mon cher, c „est de l” heroisme. [moja droga, to jest heroizm.]
– Wcale nie – powiedział książę Andriej.
— Ale jesteś un philoSophiee, [filozofie] czy to całkowicie, spójrz na rzeczy z drugiej strony, a zobaczysz, że twoim obowiązkiem przeciwnie jest dbanie o siebie. Zostaw to innym, którzy już do niczego się nie nadają... Nie kazano ci wracać i stąd nie wypuszczono cię; dlatego możesz zostać i iść z nami, gdziekolwiek nasz nieszczęsny los nas zaprowadzi. Mówią, że jadą do Olmutz. A Olmutz to bardzo ładne miasto. A ty i ja spokojnie pojedziemy razem w moim wózku.
— Przestań żartować, Bilibinie — powiedział Bolkonsky.
„Mówię ci szczerze i przyjaźnie. Sędzia. Gdzie i po co pojedziesz teraz, gdy możesz tu zostać? Czeka na ciebie jedna z dwóch rzeczy (zebrał skórę na lewą skroń): albo nie dotrzesz do wojska i pokój zostanie zawarty, albo porażka i wstyd z całą armią Kutuzowa.
A Bilibin rozluźnił skórę, czując, że jego dylemat jest niepodważalny.
„Nie mogę tego osądzić”, powiedział chłodno książę Andrzej, ale pomyślał: „Mam zamiar uratować armię”.
- Mon cher, vous etes un heros, [Moja droga, jesteś bohaterem] - powiedział Bilibin.
Tej samej nocy, kłaniając się ministrowi wojny, Bolkonsky poszedł do wojska, nie wiedząc, gdzie ją znajdzie i obawiając się, że w drodze do Krems przechwycą go Francuzi.
W Brunn spakowała się cała ludność dworska, a ciężkie ładunki wysłano już do Olmutz. W pobliżu Etzelsdorf książę Andriej wjechał na drogę, po której w największym pośpiechu iw największym bałaganie posuwała się armia rosyjska. Droga była tak zatłoczona wozami, że nie można było jeździć powozem. Zabierając konia i kozaka od wodza kozackiego, książę Andrzej, głodny i zmęczony, wyprzedzając wozy, udał się na poszukiwanie wodza i jego wozu. Po drodze dotarły do niego najbardziej złowieszcze pogłoski o stanie wojska, a widok wojska biegnącego w nieładzie potwierdził te pogłoski.
„Cette armee russe que l” lub 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)”, [„Ta rosyjska armia, która Angielskie złoto sprowadzone tu z końca świata, spotka ten sam los (los armii Ulmów).”] Przypomniał sobie słowa rozkazu Bonapartego do jego armii przed rozpoczęciem kampanii, a słowa te równie wzbudziły w zaskoczył go genialny bohater, uczucie obrażonej dumy i nadzieja na chwałę. „A jeśli nie pozostaje nic innego, jak tylko umrzeć? pomyślał. No, jeśli trzeba! Zrobię to nie gorzej niż inni”.
Książę Andrzej patrzył z pogardą na te niekończące się, wtrącające się zespoły, wozy, parki, artylerię i znowu wozy, wozy i wozy wszelkiego rodzaju, wyprzedzające się i blokujące błotnistą drogę w trzech, czterech rzędach. Ze wszystkich stron, z tyłu i z przodu, byle słuchu wystarczyło, odgłosy kół, dudnienie ciał, wozów i wozów, stukot koni, ciosy batem, okrzyki poganiania, przekleństwa żołnierzy, batmani i oficerowie zostali wysłuchani. Wzdłuż poboczy jezdni można było zobaczyć nieustannie powalone konie, obdarte ze skóry i nie, teraz połamane wozy, w których czekając na coś siedzieli samotni żołnierze, potem żołnierze oddzieleni od zaprzęgów, którzy tłumnie zmierzali do sąsiednich wiosek lub ciągnąc ze wsi kury, barany, siano lub siano, worki czymś wypełnione.
Na zjazdach i podjazdach tłumy stawały się coraz gęstsze i słychać było nieprzerwany jęk krzyków. Żołnierze, tonąc po kolana w błocie, chwycili na rękach broń i wozy; biły biły, kopyta ślizgały się, ślady pękały, a klatki piersiowe pękały od krzyków. Oficerowie kierujący ruchem, do przodu lub do tyłu, przechodzili między konwojami. Ich głosy były słabo słyszalne pośród ogólnego łoskotu, a z ich twarzy widać było, że rozpaczają nad możliwością powstrzymania tego zaburzenia. „Voila le cher [„Oto droga] armia prawosławna”, pomyślał Bolkonsky, przypominając sobie słowa Bilibina.
Chcąc zapytać jedną z tych osób, gdzie jest głównodowodzący, podjechał do wagonu. Naprzeciw niego jechał dziwny, jednokonny powóz, najwyraźniej zaaranżowany przez żołnierzy domowej roboty, stanowiący środek między wozem, kabrioletem i powozem. Powozem jechał żołnierz, a pod skórzanym topem za fartuchem siedziała kobieta, cała owinięta szalami. Książę Andriej podjechał i zwrócił się już do żołnierza z pytaniem, gdy jego uwagę przykuły rozpaczliwe krzyki kobiety siedzącej w wozie. Oficer kierujący konwojem pobił żołnierza, który siedział w tym wagonie jako woźnica, bo chciał ominąć innych, a bicz spadł na płytę powozu. Kobieta krzyknęła przeszywająco. Na widok księcia Andrieja wychyliła się spod fartucha i machając cienkimi rękoma, które wyskoczyły spod dywanu, krzyknęła:
- Adiutant! Panie Adiutant!... Na litość boską... chroń... Co to będzie? pozostajemy w tyle, straciliśmy własne ...
- Rozwalę to na ciasto, zawijam! rozgniewany oficer krzyknął do żołnierza „zawróć ze swoją dziwką”.
- Panie adiutant, chroń. Co to jest? – krzyknął lekarz.
- Proszę pomiń ten powóz. Nie widzisz, że to kobieta? – powiedział książę Andrzej, podjeżdżając do oficera.
Oficer spojrzał na niego i nie odpowiadając odwrócił się z powrotem do żołnierza: „Obejdę ich... Wracaj!”...
– Przepuśćcie mnie, mówię wam – powtórzył książę Andriej, zaciskając usta.
- I kim jesteś? nagle oficer zwrócił się do niego z pijacką furią. - Kim jesteś? Ty (on szczególnie na tobie polegał) jesteś szefem, czy co? Jestem tu szefem, nie ty. Ty z powrotem - powtórzył - rozwalę ciasto.
Ten wyraz twarzy najwyraźniej ucieszył oficera.
- Adiutant ogolił się ważnie - rozległ się głos z tyłu.
Książę Andriej zobaczył, że oficer był w pijackim napadzie bezprzyczynowej wściekłości, w której ludzie nie pamiętają, co mówią. Zobaczył, że jego wstawiennictwo za żoną doktora w wozie było wypełnione tym, czego najbardziej się obawiał na świecie, co nazywa się śmiesznością [śmiesznością], ale jego instynkt podpowiadał inaczej. Zanim oficer zdążył dokończyć swoje ostatnie słowa, książę Andriej z twarzą oszpeconą wścieklizną podjechał do niego i uniósł bicz:
- Wypuść mnie ze swojej woli!
Oficer machnął ręką i pośpiesznie odjechał.