Antimatter « Kawili-wili tungkol sa agham. Eksakto ang kabaligtaran ng Antimatter sa mga kondisyon ng espasyo
Halos lahat ng bagay na nakikita natin sa Earth at sa tulong ng mga artipisyal na satellite ay bagay. Ang antimatter ay nakuha sa Earth sa tulong ng mga high energy accelerators. Kaya, halimbawa, ang mga antiproton, antideuteron, antihelium, at antiatom ay nakuha.
Ang direktang pagmamasid ng antimatter sa pamamagitan ng mga astronomical na pamamaraan ay imposible, dahil Ang mga photon na ginawa ng interaksyon ng mga partikulo ng antimatter sa isa't isa ay hindi nakikilala sa mga photon na ginawa ng pakikipag-ugnayan ng mga particle ng bagay. Ang dahilan ay ang photon ay isang tunay na neutral na particle at. Sa prinsipyo, ang bagay ay maaaring makilala mula sa antimatter sa pamamagitan ng pagmamasid sa mga neutrino ν at antineutrino, ngunit ang mga naturang obserbasyon ay kasalukuyang hindi makatotohanan.
Kung mayroong mga lugar sa agarang kapaligiran ng Earth kung saan nangingibabaw ang antimatter, dapat itong magpakita mismo sa anyo ng paglipol γ-quanta, na nabuo sa panahon ng paglipol ng bagay at antimatter. Ang mga cosmic ray ay isang mahalagang argumento na pabor sa pamamayani ng bagay sa antimatter. Ang mga ito ay mga particle ng bagay - mga proton, electron, atomic nuclei na gawa sa mga proton at neutron.
Ang pagbuo ng mga partikulo ng antimatter ay sinusunod bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga high-energy na particle ng cosmic radiation sa kapaligiran ng Earth. Ang mga antiparticle ay nabuo sa mga lugar na may mas mataas na konsentrasyon ng enerhiya. Halimbawa, ang pagbuo ng mga antiparticle ay nangyayari sa nuclei ng mga aktibong galaxy. Bilang isang patakaran, sa mga ganitong kaso, lumilitaw ang mga particle ng antimatter kasama ng mga particle ng matter. Ang susunod na yugto ay ang pagbuo at paglipol ng mga particle ng matter at antimatter. Halimbawa, ang isang photon na may enerhiya na higit sa 1 MeV ay maaaring bumuo ng isang pares ng electron-positron sa larangan ng isang atomic nucleus. Ang nagreresultang positron ay nawawala kapag nakipagtagpo sa isang elektron, na bumubuo ng mas madalas na 2 at mas madalas na 3 γ-quanta.
Ang problema ng pagkakaroon ng antimatter sa Uniberso ay isang pangunahing problema ng pisika, na konektado sa problema ng pagbuo at pag-unlad ng Uniberso.
Mayroong iba't ibang mga hypotheses kung bakit ang nakikitang uniberso ay binubuo halos lahat ng bagay. Mayroon bang mga rehiyon sa uniberso kung saan nangingibabaw ang antimatter? Maaari bang gamitin ang antimatter? Ang dahilan para sa maliwanag na kawalaan ng simetrya ng bagay at antimatter sa nakikitang uniberso ay isa sa pinakamalaking hindi nalutas na misteryo sa modernong pisika. Ang proseso kung saan nangyayari ang kawalaan ng simetrya sa pagitan ng mga particle at antiparticle ay tinatawag na baryogenesis.
Hanggang sa 1950s, ang umiiral na pananaw ay ang uniberso ay may parehong dami ng bagay at antimatter. Gayunpaman, noong kalagitnaan ng 1960s, ang trabaho sa larangan ng teorya ng Big Bang ay yumanig sa pananaw na ito. Sa katunayan, kung sa mga unang sandali ng pagkakaroon ng isang mainit at siksik na Uniberso, ang bilang ng mga particle at antiparticle ay pareho, kung gayon ang kanilang pagkalipol ay hahantong sa katotohanan na ang radiation lamang ang mananatili sa Uniberso. Sa kasalukuyan, karamihan sa mga physicist ay sumasang-ayon na bilang resulta ng paglabag sa CP symmetry sa Uniberso, sa mga unang sandali ng ebolusyon ng mga particle, bahagyang higit pa kaysa sa mga antiparticle ang nabuo - humigit-kumulang isang particle sa bawat 109 particle-antiparticle na pares. Bilang isang resulta, pagkatapos ng paglipol, isang maliit na bilang ng mga particle ang nanatili.
Ang isa pang posibilidad na ipaliwanag ang pangingibabaw ng bagay sa "kalapit" na Uniberso ay ang pagpapalagay na ang antimatter ay puro sa malayong hindi magandang ginalugad na mga rehiyon ng Uniberso. Noong 1979, iminungkahi ni Floyd Stecker na ang kawalaan ng simetrya ng matter at antimatter ay maaaring kusang lumitaw sa mga unang sandali pagkatapos ng Big Bang, kapag ang matter at antimatter ay naghiwalay.
Dahil ang electromagnetic radiation ay nakikipag-ugnayan sa parehong paraan sa parehong bagay at antimatter, ang mga planeta, bituin at kalawakan na gawa sa matter at antimatter sa electromagnetic radiation ay magkapareho ang hitsura. Samakatuwid, kailangan ang iba pang mga pamamaraan upang maghanap ng antimatter sa Uniberso. Ang isang paraan ay ang pagmamasid sa antinuclei sa kalawakan. Ang mga ito ay dapat na antinuclei na may mass number A > 4. Kung posible na magrehistro ng antihelium nuclei malapit sa Earth, makakatanggap tayo ng sapat na matibay na ebidensya na pabor sa pagkakaroon ng mga rehiyon na may mataas na nilalaman ng antimatter sa Uniberso.
Bakit dapat maghanap ng antihelium nuclei o mas mabibigat na nuclei upang maghanap ng antimatter? Ang katotohanan ay ang mga antiproton ay maaaring mabuo sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng mga ultrarelativistic na proton o iba pang nuclei ng mga cosmic ray. Ang spectrum ng enerhiya ng naturang mga antiproton (karaniwang tinutukoy bilang mga pangalawang) ay dapat magpakita ng malawak na maximum sa rehiyon ng 2 GeV. Ang iba pang mga mapagkukunan ng mga antiproton, na tinatawag na pangunahin, ay maaaring ang pagpuksa ng mga hypothetical na supersymmetric na particle, kung saan ang madilim na bagay ay dapat na binubuo - neutralinos at / o ang pagsingaw ng "pangunahing" black hole. Ang pares annihilation ng neutralinos ay maaaring humantong sa paglikha ng quark-antiquark jet, na sinusundan ng kanilang hadronization at pagbuo ng mga antiproton. Maaaring nabuo ang mga primordial black hole sa unang bahagi ng uniberso. Ang ganitong mga black hole na may mass na 10 14-15 ay maaaring mag-evaporate ng mga particle na medyo intensively (Hawking radiation). Ang kontribusyon ng naturang mga pangunahing antiproton sa naitala na spectrum ng enerhiya ay maaaring subukang matukoy sa mababang-enerhiya na rehiyon.< 1 ГэВ.
Ang pagkilos ng mga pangalawang antiproton ay maaaring matantya depende sa tinatanggap na modelo ng Galaxy. Ito ay umabot sa maximum sa isang enerhiya na ~10 GeV. Sa hanay ng mga energies hanggang sa ilang daang GeV, may pag-asa na makakuha ng impormasyon sa parehong baryogenesis at/o annihilation ng mga supersymmetric na particle at/o WIMP ayon sa likas na katangian ng spectrum.
Ang pagbuo ng mga antideuteron sa ilalim ng pagkilos ng mga cosmic ray ay mas malamang. Ang spectrum ng pangalawang antideuteron ay dapat ilipat sa mas mataas na enerhiya kumpara sa spectrum ng pangalawang antiproton at mabilis na bumaba sa pagbaba ng enerhiya. Para sa mga primordial antideuteron na ginawa sa pamamagitan ng paglipol ng dark matter particle at/o ang pagsingaw ng primordial black hole, ang maximum ng spectrum ay inaasahan sa enerhiya.< 1 ГэВ.
Таким образом, области первичных и вторичных антидейтронов должны быть хорошо
разделены.
Ang posibilidad ng pagbuo ng antihelium nuclei sa ilalim ng pagkilos ng mga cosmic ray ay napakaliit. Sa katunayan, para dito, ang dalawang antiproton at dalawang antineutron ay dapat mabuo sa isang lugar at halos sabay-sabay, at ang kanilang mga kamag-anak na bilis ay dapat na maliit. Noong 1997, tinantya ni Pascal Chardonnet ang posibilidad ng naturang kaganapan. Ayon sa kanyang mga pagtatantya, isang antihelium nucleus ang maaaring mabuo sa bawat 10 15 ultrarelativistic cosmic ray protons. Ang average na oras ng paghihintay para sa naturang kaganapan ay 15 bilyong taon, na maihahambing sa edad ng uniberso.
Kung sa Uniberso sa isang maagang yugto ng ebolusyon, ang mga rehiyon ng kalawakan ay talagang nabuo kung saan ang bagay o antimatter ay nangingibabaw, kung gayon dapat silang paghiwalayin, dahil. Sa hangganan ng mga rehiyong ito, nabuo ang magaan na presyon, na naghihiwalay sa bagay at antimatter. Ang paglipol ay dapat maganap sa hangganan sa pagitan ng mga rehiyon na may materya at antimatter, at, nang naaayon, ang annihilation gamma quanta ay dapat ilabas. Gayunpaman, ang modernong gamma-ray teleskopyo ay hindi nakakakita ng gayong radiation. Batay sa sensitivity ng mga teleskopyo, ginawa ang mga pagtatantya. Ayon sa kanila, ang mga rehiyon ng antimatter ay hindi maaaring mas malapit sa 65 milyong light years. Kaya, walang ganoong mga rehiyon hindi lamang sa ating kalawakan, kundi pati na rin sa ating kumpol ng mga kalawakan, na kinabibilangan, bilang karagdagan sa Milky Way, 50 iba pang mga kalawakan.
Ang pagpaparehistro ng antihelium nuclei na nabuo sa gayong mga distansya ay isang kumplikadong problema. Hindi ganoon kadali para sa isang antihelium nucleus na maabot ang detektor mula sa ganoong kalayuan at mairehistro. Sa partikular, maaari itong "makasali" sa galactic at intergalactic magnetic field at sa gayon ay hindi kailanman lumipad nang malayo mula sa lugar ng pagkakabuo nito. Bilang karagdagan, ang antihelium ay patuloy na nasa panganib ng paglipol. At sa wakas, ang detector ay hindi masyadong malaking target para madaling matamaan mula sa napakalaking distansya. Samakatuwid, ang kahusayan sa pagtuklas ng antihelium nuclei ay napakababa.
Sa ilalim ng mga kondisyon ng antihelium "paglalakbay", mayroong maraming kawalan ng katiyakan, na hindi nagpapahintulot sa amin na tantiyahin ang posibilidad ng pag-detect ng nuclei. Palaging may posibilidad na kung ang detector ay medyo mas sensitibo, ang pagtuklas ay magaganap.
Malinaw lamang na ang oras ng "paglalakbay" ng isang antinucleus ng maliit na enerhiya ay maaaring mas mababa kaysa sa panahon ng pagkakaroon ng Uniberso. Samakatuwid, ito ay kinakailangan upang manghuli para sa mataas na enerhiya antinuclei. Bilang karagdagan, ang naturang nuclei ay mas malamang na madaig ang galactic cosmic wind.
Tulad ng para sa mga positron at antiproton, maaari din silang mailabas ng hypothetical na mga rehiyon ng antimatter at mag-ambag sa spectra na sinusukat malapit sa Earth. Kung ikukumpara sa mga antiproton, ang mga positron ay mas mahirap matukoy. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga flux ng mga proton, na siyang pinagmumulan ng background, ay 10 3 mas malaki kaysa sa mga flux ng mga positron. Ang mga signal mula sa mga positron na dumarating mula sa mga rehiyon ng antimatter ay maaaring "malunod" sa mga signal mula sa mga positron na nagreresulta mula sa iba pang mga proseso. Samantala, ang pinagmulan ng mga positron sa cosmic ray ay hindi rin lubos na kilala. Mayroon bang mga pangunahing positron sa cosmic ray? Mayroon bang koneksyon sa pagitan ng labis na antiproton at positron? Upang linawin ang sitwasyon, kinakailangan upang sukatin ang spectra ng mga positron sa isang malawak na hanay ng enerhiya.
Ang unang paglunsad ng isang instrumento para sa pag-aaral ng mga cosmic ray sa itaas na kapaligiran gamit ang isang lobo ay isinagawa noong 1907 ni Victor Hess. Hanggang sa unang bahagi ng 1950s, ang pag-aaral ng cosmic rays ang pinagmulan ng pinakamahalagang pagtuklas sa particle physics. Ang mga antiproton ay naobserbahan sa naturang mga eksperimento mula noong 1979 (Bogomolov, E. A. et al. 1979, Proc. 16th Int. Cosmic Ray Conf. (Kyoto), vol. 1, p. 330; Golden, R. L. et al. 1979, Phys. Rev Lett., 43, 1196). Nagbukas sila ng mga bagong posibilidad sa pag-aaral ng antimatter at dark matter.Sa modernong pag-aaral ng cosmic rays, ginagamit ang isang technique na binuo para sa mga eksperimento sa accelerators.
Hanggang kamakailan lamang, halos lahat ng impormasyon tungkol sa mga antiparticle sa cosmic ray ay nakuha sa tulong ng mga detektor na inilunsad sa matataas na layer ng atmospera sa mga lobo. Sa kasong ito, lumitaw ang isang hinala na mayroong higit pang mga antiproton kaysa sa mga sumusunod mula sa mga pagtatantya ng posibilidad ng kanilang paglitaw bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga cosmic ray sa interstellar medium (pangalawang antiproton). Ang mga mekanismo na iminungkahi upang ipaliwanag ang "labis" na mga antiproton ay nagbigay ng iba't ibang mga hula para sa spectra ng enerhiya ng mga antiproton. Gayunpaman, ang maikling oras ng paglipad ng lobo at ang pagkakaroon ng mga labi ng atmospera ng lupa ay limitado ang mga posibilidad ng naturang mga eksperimento. Ang data ay may malaking kawalan ng katiyakan, bukod dito, ay hindi lumampas sa 20 GeV sa enerhiya.
Upang magrehistro ng mga antiparticle, ginagamit ang malalaking lobo (hanggang sa 3 milyong metro kubiko), na may kakayahang magbuhat ng mabibigat na mga detektor na tumitimbang ng hanggang 3 tonelada hanggang sa taas na ~ 40 km. Bilang isang panuntunan, tulad ng Montgolfier, sila ay bukas sa ibaba at nawawala. helium kapag bumaba ang temperatura sa labas. Sa karamihan ng mga kaso, ang tagal ng flight ay hindi lalampas sa 24 na oras. Bilang karagdagan, ang temperatura ng atmospera, pagkatapos ng mabilis na pagbaba mula sa zero hanggang 20-25 km, ay nagsisimulang tumaas, na umaabot sa pinakamataas sa isang altitude na ~40 km, pagkatapos nito ay nagsisimula itong bumaba muli. Dahil bumababa ang volume ng balloon kasabay ng pagbaba sa temperatura ng hangin sa labas, hindi maaaring mas mataas sa ~40 km ang pinakamataas na taas ng pag-akyat. Sa altitude na ito, medyo siksik pa rin ang atmospera, at ang flux ng mga antiproton na may enerhiya ng ilang sampu ng GeV, na nabuo sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng mga pangunahing cosmic ray na may natitirang kapaligiran, ay lumampas sa flux ng mga antiproton na ginawa sa galactic medium. Para sa mas mataas na enerhiya ng mga nakarehistrong particle, ang mga error ay nagiging masyadong malaki upang makakuha ng maaasahang mga resulta.
Kamakailan, nagsimula nang magsagawa ng mas mahabang flight (hanggang 20 araw). Gumagamit din sila ng mga bukas na lobo, ngunit ang pagkawala ng helium ay makabuluhang nabawasan sa pamamagitan ng paglulunsad ng mga lobo sa napakataas na latitude, malapit sa mga pole, sa araw ng polar. Gayunpaman, ang masa ng kanilang kargamento, kapag lumilipad sa taas na 40 km, ay hindi lalampas sa 1 tonelada. Napakaliit nito upang masukat ang mga flux ng antimatter sa mataas na enerhiya. Para sa pagpapatupad ng mga super-long flight sa mga lobo (mga 100 araw), ang mga saradong lobo ay dapat ding gamitin. Ang mga ito ay mas makapal at mas mabigat, hindi nawawala ang helium, at maaaring makatiis sa pagkakaiba ng presyon sa pagitan ng loob at labas. Maaari silang magbuhat ng medyo magaan na tool, mas mababa sa 1 tonelada.
kanin. 20.1. Paglunsad ng balloon-probe na may pisikal na kagamitan.
kanin. 20.2. Cosmic radiation detector BESS-Polar II. Spectrometer (1) na may mga solar panel (2).
Ang paghahanap para sa antihelium gamit ang mga spectrometer sa mga lobo ay isinagawa bilang bahagi ng eksperimento BESS (B alloon-borne E xperiment kasama S superconducting S pectrometer) (Larawan 20.2). Mula 1993 hanggang 2000, ang BESS spectrometer ay paulit-ulit na inilunsad sa itaas na kapaligiran sa hilagang Canada. Ang tagal ng mga flight ay halos isang araw. Ang spectrometer ay patuloy na napabuti at ang sensitivity ay tumaas. Ang kabuuang sensitivity para sa helium/antihelium ratio na nakamit sa seryeng ito ng mga flight ay ~6.8×10 −7 sa hanay ng tigas na 1-14 GV. Sa eksperimento ng BESS-TeV (2001), ang spectrometer stiffness range ay nadagdagan sa 500 GV at nakamit ang sensitivity ng 1.4 × 10 −4. Upang taasan ang mga istatistika sa 2004-2008. Ang mga multi-day flight ng pinabuting spectrometer (0.6-20 GV) ay isinagawa sa Antarctic. Noong 2004-2005, sa panahon ng paglipad ng BESS-Polar I, na tumagal ng 8.5 araw, nakamit ang sensitivity ng 8×10 −6. Noong 2007-2008 Sa panahon ng paglipad ng BESS-Polar II (tagal ng pagsukat na 24.5 araw), nakamit ang isang sensitivity ng 9.8 × 10 −8. Ang kabuuang sensitivity, na isinasaalang-alang ang lahat ng BESS flight, ay umabot sa 6.7×10 −8 . Wala ni isang antihelium nucleus ang natagpuan.
Ang magnetic spectrometer na ginamit sa BESS-Polar II flight ay binubuo ng isang superconducting ultra-thin-walled solenoidal magnet, isang central tracker (JET/IDC), isang time-of-flight hodoscope (TOF), at isang Cherenkov detector (Fig. 20.3).
kanin. 20.3. Sectional na view ng spectrometer ng eksperimento ng BESS-Polar II.
Ginagawang posible ng time-of-flight hodoscope na sukatin ang bilis (β) at pagkawala ng enerhiya (dE/dx). Binubuo ito ng upper at lower plastic scintillation counter, na binubuo ng 10 at 12 scintillation strips (100×950×10 mm). Ang resolution ng oras ng time-of-flight system ay ~70 ps. Bilang karagdagan, mayroong pangatlong scintillation counter (Middle-TOF), na matatagpuan sa loob ng solenoid at binubuo ng 64 plastic scintillator rods. Pinapayagan ka nitong babaan ang threshold ng enerhiya ng pagpaparehistro, dahil sa mga particle na hindi makakalipad sa ilalim ng solenoid.
Ang mga drift chamber ay matatagpuan sa isang pare-parehong magnetic field. Gamit ang 28 puntos, bawat isa ay may katumpakan na 200 μm, ang curvature ng trajectory ng isang particle na pumapasok sa spectrometer ay kinakalkula, na ginagawang posible upang matukoy ang magnetic rigidity nito R = pc/Ze at ang tanda ng singil.
Ginagawang posible ng airhelium Cherenkov counter na paghiwalayin ang mga signal mula sa mga antiproton at antideuteron mula sa background e - /μ - .
kanin. 20.4. Pagkilala sa mga particle sa BESS setup.
Ang pagkilala sa butil ay isinasagawa sa pamamagitan ng masa (Larawan 20.4), na nauugnay sa katigasan ng R, bilis ng butil β at pagkawala ng enerhiya dE/dx na sinusukat gamit ang mga time-of-flight counter at drift chamber ayon sa ratio.
Para dito, ang mga kaukulang rehiyon ay pinili sa dalawang-dimensional na distribusyon dE/dx – |R| at β-1-R.
Ang antiproton radiation belt ng Earth
Natuklasan ng pakikipagtulungan ng PAMELA ang isang radiation belt sa paligid ng Earth sa rehiyon ng South Atlantic Anomaly. Ang spectra ng mga antiproton at proton ay direktang sinusukat sa radiation belt at sa labas ng radiation belt (Larawan 20.5, 20.6).
Ipinakita na ang mga antiproton, na nairehistro ng mga instalasyon ng detector na naka-install sa mga lobo at satellite, ay pangalawang pinanggalingan. Nabuo ang mga ito bilang resulta ng interaksyon ng mga galactic cosmic ray na may interstellar matter o atmospera sa reaksyon pp → ppp. Gayunpaman, ang isang mas malaking kontribusyon ay ginawa ng pagkabulok ng albedo antineutrons (antineutrons na ang flux ay nakadirekta palayo sa Earth), na lumitaw sa reaksyon.
pp → ppn .
Ang mga antineutron na ito ay dumadaan sa geomagnetic field at nabubulok, na bumubuo ng mga antiproton → + e + + ν e . Ang ilan sa mga nabuong antiproton ay maaaring makuha ng magnetosphere, na bumubuo ng antiproton radiation belt. Kung paanong ang pangunahing pinagmumulan ng proton radiation belt ay ang albedo decay ng neutrons, ang pagkabulok ng antineutrons ay humahantong sa pagbuo ng isang antiproton belt.
Ito ay sumusunod mula sa pang-eksperimentong data na ang density ng mga antiproton sa radiation belt ay 3-4 na order ng magnitude na mas malaki kaysa sa density ng mga antiproton sa labas ng radiation belt. Ang hugis ng spectrum ng mga antiproton na direktang nabuo bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga galactic cosmic ray ay halos kasabay ng hugis ng spectrum ng mga antiproton sa labas ng antiproton radiation belt.
Ang problema ng pag-detect ng antimatter sa Uniberso ay malayong malutas. Ang isang aktibong paghahanap para sa antimatter ay nakikita sa mga programa ng mga teleskopyo sa kalawakan ni Fermi et al.
Kamakailan, sinukat ng mga miyembro ng pakikipagtulungan ng ALICE sa CERN ang masa ng antimatter nuclei nang may record na katumpakan at tinantiya pa ang enerhiya na nagbubuklod sa mga antiproton sa mga antineutron sa kanila. Sa ngayon, walang makabuluhang pagkakaiba ang natagpuan sa pagitan ng mga parameter na ito sa bagay at antimatter, ngunit hindi ito ang pangunahing bagay. Mahalaga na sa ngayon, sa nakalipas na ilang taon, hindi lamang mga antiparticle, kundi pati na rin ang mga antinuclei at maging ang mga antiatom ay nagiging available para sa mga sukat at obserbasyon. Kaya, oras na upang malaman kung ano ang antimatter at kung ano ang lugar ng pananaliksik nito sa modernong pisika.
Subukan nating hulaan ang ilan sa iyong mga unang tanong sa antimatter.
Totoo ba na ang antimatter ay maaaring gamitin upang makagawa ng isang napakalakas na bomba? At ano, sa CERN talaga sila ay nag-iipon ng antimatter, tulad ng ipinapakita sa pelikulang Angels and Demons, at ito ay lubhang mapanganib? Totoo ba na ang antimatter ay magiging isang napakahusay na gasolina para sa paglalakbay sa kalawakan? Mayroon bang anumang katotohanan sa ideya ng isang positronic na utak, na pinagkalooban ni Isaac Asimov ng mga robot sa kanyang mga gawa?...
Hindi lihim na para sa karamihan, ang antimatter ay nauugnay sa isang bagay na lubhang (paputok) na mapanganib, na may isang bagay na kahina-hinala, na may isang bagay na pumukaw sa imahinasyon na may kamangha-manghang mga pangako at malalaking panganib - kaya't ang mga ganitong katanungan. Aminado kami: ang mga batas ng pisika ay hindi direktang nagbabawal sa lahat ng ito. Gayunpaman, ang pagpapatupad ng mga ideyang ito ay napakalayo sa katotohanan, mula sa mga modernong teknolohiya at mula sa mga teknolohiya ng mga darating na dekada, na ang pragmatikong sagot ay simple: hindi, para sa modernong mundo ito ay hindi totoo. Ang pag-uusap sa mga paksang ito ay pantasya lamang, hindi batay sa tunay na siyentipiko at teknikal na mga tagumpay, ngunit sa kanilang extrapolation na lampas sa mga limitasyon ng modernong mga posibilidad. Kung gusto mong seryosong pag-usapan ang mga paksang ito, lumapit sa taong 2100. Pansamantala, pag-usapan natin ang tungkol sa totoong siyentipikong pananaliksik sa antimatter.
Ano ang antimatter?
Ang ating mundo ay nakaayos sa paraang para sa bawat uri ng mga particle - mga electron, proton, neutron, atbp. - may mga antiparticle (positrons, antiprotons, antineutrons). Ang mga ito ay may parehong masa at, kung hindi matatag, ang parehong kalahating buhay, ngunit magkasalungat na singil at magkaibang mga numero ng pakikipag-ugnayan. Ang mga positron ay may parehong masa ng mga electron, ngunit isang positibong singil lamang. Ang mga antiproton ay may negatibong singil. Ang mga antineutron ay neutral sa kuryente tulad ng mga neutron, ngunit may kabaligtaran na numero ng baryon at binubuo ng mga antiquark. Ang Antinucleus ay maaaring tipunin mula sa mga antiproton at antineutron. Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga positron, lilikha tayo ng mga anti-atom, at sa pamamagitan ng pag-iipon ng mga ito, makakakuha tayo ng antimatter. Lahat ito ay antimatter.
At dito kaagad mayroong maraming mga kakaibang subtleties tungkol sa kung saan ito ay nagkakahalaga ng pagbanggit. Una sa lahat, ang mismong pag-iral ng mga antiparticle ay isang malaking tagumpay ng teoretikal na pisika. Ang di-halatang ito, at para sa ilan, kahit na ang nakakagulat na ideya ay theoretically hinango ni Paul Dirac at sa una ay nakitang may poot. Bukod dito, kahit na matapos ang pagtuklas ng mga positron, marami pa rin ang nagdududa sa pagkakaroon ng mga antiproton. Una, sinabi nila, si Dirac ay dumating sa kanyang teorya upang ilarawan ang elektron, at hindi tiyak na gagana ito para sa proton. Halimbawa, ang magnetic moment ng proton ay ilang beses na naiiba sa hula ng teorya ni Dirac. Pangalawa, ang mga bakas ng mga antiproton ay hinanap nang mahabang panahon sa mga cosmic ray, at walang natagpuan. Pangatlo, inaangkin nila - literal na inuulit ang ating mga salita - na kung mayroong mga anti-proton, dapat mayroong mga anti-atom, anti-star at anti-galaxies, at tiyak na mapapansin natin ang mga ito mula sa mga enggrandeng pagsabog ng kosmiko. Dahil hindi natin ito nakikita, marahil ay dahil wala ang antimatter. Samakatuwid, ang pang-eksperimentong pagtuklas ng antiproton noong 1955 sa bagong inilunsad na Bevatron accelerator ay isang medyo di-trivial na resulta, na iginawad ang Nobel Prize sa Physics noong 1959. Noong 1956, natuklasan din ang antineutron sa parehong accelerator. Ang kuwento ng mga paghahanap, pagdududa, at tagumpay na ito ay makikita sa maraming makasaysayang sanaysay, halimbawa, sa ulat na ito o sa kamakailang aklat na Antimatter ni Frank Close.
Gayunpaman, dapat itong sabihin nang hiwalay na ang isang tunog na pagdududa sa mga puro teoretikal na pahayag ay palaging kapaki-pakinabang. Halimbawa, ang pahayag na ang mga antiparticle ay may parehong masa bilang mga particle ay isa ring teoretikal na resulta, ito ay sumusunod mula sa napakahalagang CPT theorem. Oo, ang modernong pisika ng microworld, na paulit-ulit na sinubok ng karanasan, ay binuo sa pahayag na ito. Ngunit gayon pa man, ito ay pagkakapantay-pantay: sino ang nakakaalam, marahil sa ganitong paraan ay makikita natin ang mga limitasyon ng pagkakalapat ng teorya.
Isa pang tampok: hindi lahat ng pwersa ng microworld ay pantay na nauugnay sa mga particle at antiparticle. Para sa electromagnetic at malakas na pakikipag-ugnayan ay walang pagkakaiba sa pagitan nila, para sa mga mahina ay mayroon. Dahil dito, ang ilang mga banayad na detalye ng mga pakikipag-ugnayan ng mga particle at antiparticle ay naiiba, halimbawa, ang mga posibilidad ng pagkabulok ng particle A sa isang set ng mga particle B at anti-A sa isang set ng anti-B (para sa kaunting detalye tungkol sa mga pagkakaiba, tingnan ang pagpili ni Pavel Pakhov). Ang tampok na ito ay lumitaw dahil ang mahinang pakikipag-ugnayan ay sumisira sa CP symmetry ng ating mundo. Ngunit kung bakit ito nangyayari ay isa sa mga misteryo ng elementarya na mga particle, at nangangailangan ito ng paglampas sa alam.
At narito ang isa pang subtlety: ang ilang mga particle ay may napakakaunting mga katangian na ang mga antiparticle at mga particle ay hindi naiiba sa bawat isa. Ang ganitong mga particle ay tinatawag na tunay na neutral. Ito ay isang photon, Higgs boson, mga neutral na meson, na binubuo ng mga quark at antiquark ng parehong uri. Ngunit ang sitwasyon sa mga neutrino ay hindi pa rin malinaw: marahil sila ay tunay na neutral (Majorana), o maaaring hindi. Malaki ang kahalagahan nito para sa teoryang naglalarawan sa masa at interaksyon ng mga neutrino. Ang sagot sa tanong na ito ay talagang isang malaking hakbang pasulong, dahil makakatulong ito sa pagharap sa istruktura ng ating mundo. Sa ngayon, ang eksperimento ay walang sinabing anumang hindi malabo tungkol dito. Ngunit ang pang-eksperimentong programa para sa pagsasaliksik ng neutrino ay napakalakas, napakaraming mga eksperimento na ang mga pisiko ay unti-unting lumalapit sa solusyon.
Nasaan siya, ang antimatter na ito?
Kapag ang isang antiparticle ay nakakatugon sa particle nito, ito ay nagwawasak: ang parehong mga particle ay nawawala at nagiging isang set ng mga photon o mas magaan na mga particle. Ang lahat ng enerhiya ng pahinga ay na-convert sa enerhiya ng microexplosion na ito. Ito ang pinakamabisang conversion ng masa sa thermal energy, daan-daang beses na mas mahusay kaysa sa isang nuclear explosion. Ngunit hindi namin nakikita ang anumang mga enggrandeng natural na pagsabog sa paligid namin; Ang antimatter ay hindi umiiral sa kapansin-pansing dami sa kalikasan. Gayunpaman, ang mga indibidwal na antiparticle ay maaaring maipanganak sa iba't ibang natural na proseso.
Ang pinakamadaling paraan ay ang paggawa ng mga positron. Ang pinakasimpleng opsyon ay radioactivity, ang pagkabulok ng ilang nuclei dahil sa positibong beta radioactivity. Halimbawa, kadalasang ginagamit ng mga eksperimento ang sodium-22 isotope na may kalahating buhay na dalawa at kalahating taon bilang pinagmumulan ng mga positron. Ang isa pang medyo hindi inaasahang likas na pinagmumulan ay kung saan ang mga pagkislap ng gamma radiation mula sa positron annihilation ay minsan ay nade-detect, na nangangahulugang ang mga positron ay ipinanganak doon.
Mas mahirap lumikha ng mga antiproton at iba pang mga antiparticle: ang enerhiya ng radioactive decay ay hindi sapat para dito. Sa likas na katangian, sila ay ipinanganak sa ilalim ng pagkilos ng mataas na enerhiya na cosmic ray: isang cosmic proton, na nagbabanggaan sa ilang molekula sa itaas na kapaligiran, ay bumubuo ng mga particle at antiparticle stream. Gayunpaman, nangyayari ito doon, halos hindi naabot ng mga antiproton ang lupa (na hindi alam ng mga naghanap ng mga antiproton sa cosmic ray noong dekada 40), at hindi mo maaaring dalhin ang pinagmumulan ng mga antiproton sa laboratoryo.
Sa lahat ng pisikal na eksperimento, ang mga antiproton ay gumagawa ng "brute force": kumukuha sila ng isang sinag ng mga proton na may mataas na enerhiya, ididirekta ito sa isang target, at inaayos ang "mga bukol ng hadron" na ipinanganak sa maraming dami sa banggaan na ito. Ang mga pinagsunod-sunod na antiproton ay output sa anyo ng isang sinag, at pagkatapos ay pinabilis ang mga ito sa mataas na enerhiya upang bumangga sa mga proton (ganito, halimbawa, gumana ang American Tevatron collider), o, sa kabaligtaran, sila ay pinabagal at ginagamit para sa mas pinong mga sukat.
Sa CERN, na nararapat na ipagmalaki ang mahabang kasaysayan nito ng pananaliksik sa antimatter, mayroong isang espesyal na AD "accelerator", ang "Anti-Proton Moderator", na gumagawa ng ganyan. Kumuha siya ng isang sinag ng mga antiproton, pinapalamig ang mga ito (ibig sabihin, pinapabagal ang mga ito), at pagkatapos ay ipinamahagi ang daloy ng mga mabagal na antiproton sa ilang mga espesyal na eksperimento. Oo nga pala, kung gusto mong tingnan ang estado ng AD sa real time, pinapayagan ito ng mga online na monitor ng Cern.
Ang pag-synthesize ng mga anti-atom, kahit na ang pinakasimpleng mga, anti-hydrogen atoms, ay medyo mahirap. Sa likas na katangian, hindi sila bumangon sa lahat - walang angkop na mga kondisyon. Kahit na sa laboratoryo, maraming mga teknikal na paghihirap ang dapat na madaig bago ang mga antiproton ay naghahangad na pagsamahin sa mga positron. Ang problema ay ang mga antiproton at positron na ibinubuga mula sa mga pinagmumulan ay masyadong mainit; basta babangga sila sa isa't isa at lilipad, sa halip na mabuo ng isang antiatom. Nalampasan pa rin ng mga physicist ang mga paghihirap na ito, ngunit sa halip na mga tusong pamamaraan (tulad ng ginagawa sa isa sa mga eksperimento ng ASACUSA CERN).
Ano ang nalalaman tungkol sa antinucleus?
Ang lahat ng anti-nuclear na tagumpay ng sangkatauhan ay tumutukoy lamang sa anti-hydrogen. Ang mga antiatom ng iba pang mga elemento ay hindi pa na-synthesize sa laboratoryo at hindi pa naobserbahan sa kalikasan. Ang dahilan ay simple: mas mahirap gumawa ng antinuclei kaysa sa mga antiproton.
Ang tanging paraan na alam natin kung paano lumikha ng antinuclei ay ang itulak ang mabigat na high-energy nuclei at tingnan kung ano ang mangyayari. Kung mataas ang enerhiya ng banggaan, libu-libong particle ang isisilang dito at magkakalat sa lahat ng direksyon, kabilang ang mga antiproton at antineutron. Ang mga antiproton at antineutron, na random na inilalabas sa parehong direksyon, ay maaaring pagsamahin sa isa't isa upang bumuo ng isang antinucleus.
Nagagawa ng ALICE detector na makilala ang magkaibang nuclei at antinuclei sa mga tuntunin ng paglabas ng enerhiya at direksyon ng twist sa isang magnetic field.
Larawan: CERN
Ang pamamaraan ay simple, ngunit hindi masyadong inefficient: ang posibilidad ng pagsasama ng isang nucleus sa ganitong paraan ay bumaba nang husto habang ang bilang ng mga nucleon ay tumataas. Ang pinakamagaan na antinuclei, antideuteron, ay unang naobserbahan nang eksakto kalahating siglo na ang nakalilipas. Ang Antihelium-3 ay nakita noong 1971. Ang antitriton at antihelium-4 ay kilala rin, at ang huli ay natuklasan kamakailan, noong 2011. Ang mas mabibigat na antinuclei ay hindi pa naobserbahan.
Dalawang parameter na naglalarawan ng mga interaksyon ng nucleon-nucleon (haba ng pagkalat f0 at epektibong radius d0) para sa iba't ibang pares ng mga particle. Ang pulang asterisk ay ang resulta para sa isang pares ng mga antiproton na nakuha ng pakikipagtulungan ng STAR.
Sa kasamaang palad, hindi ka makakagawa ng mga anti-atom sa ganitong paraan. Ang Antinuclei ay hindi lamang ipinanganak na bihira, ngunit mayroon din silang labis na enerhiya at lumilipad sa lahat ng direksyon. Ito ay hindi makatotohanang subukang saluhin ang mga ito sa collider, upang pagkatapos ay madala sila sa pamamagitan ng isang espesyal na channel at palamig sila.
Gayunpaman, kung minsan ito ay sapat na upang maingat na subaybayan ang antinuclei sa mabilisang upang makakuha ng ilang mga kagiliw-giliw na impormasyon tungkol sa mga pwersang antinuklear na kumikilos sa pagitan ng mga antinucleon. Ang pinakasimpleng bagay ay maingat na sukatin ang masa ng antinuclei, ihambing ito sa kabuuan ng mga masa ng mga antiproton at antineutron, at kalkulahin ang mass defect, i.e. ang nagbubuklod na enerhiya ng nucleus. Kamakailan ay nagtatrabaho ito sa Large Hadron Collider; ang nagbubuklod na enerhiya para sa antideuteron at antihelium-3 ay nag-tutugma sa loob ng pagkakamali sa ordinaryong nuclei.
Ang isa pang mas banayad na epekto ay pinag-aralan ng eksperimento ng STAR sa American Heavy Ion Collider RHIC. Sinukat niya ang angular distribution ng mga ginawang antiproton at inisip kung paano ito nagbabago kapag lumipad ang dalawang antiproton sa isang napakalapit na direksyon. Ang mga ugnayan sa pagitan ng mga antiproton ay naging posible sa unang pagkakataon na sukatin ang mga katangian ng mga pwersang "antinuclear" na kumikilos sa pagitan nila (haba ng pagkakalat at epektibong radius ng pakikipag-ugnayan); kasabay nila ang nalalaman tungkol sa interaksyon ng mga proton.
Mayroon bang antimatter sa kalawakan?
Nang ihinuha ni Paul Dirac ang pagkakaroon ng mga positron mula sa kanyang teorya, ganap niyang ipinapalagay na sa isang lugar sa kalawakan ay maaaring umiral ang mga tunay na anti-mundo. Ngayon alam na natin na walang mga bituin, planeta, galaxy mula sa antimatter sa nakikitang bahagi ng Uniberso. Ang punto ay hindi kahit na ang mga pagsabog ng paglipol ay hindi nakikita; sadyang hindi maisip kung paano sila mabubuo at mabubuhay hanggang sa kasalukuyan sa isang patuloy na nagbabagong uniberso.
Ngunit ang tanong na "paano ito nangyari" ay isa pang malaking misteryo ng modernong pisika; sa wikang siyentipiko ito ay tinatawag na problema ng baryogenesis. Ayon sa cosmological na larawan ng mundo, sa pinakamaagang uniberso ng mga particle at antiparticle ay pantay na hinati. Pagkatapos, dahil sa paglabag sa CP-symmetry at ang baryon number, isang maliit, sa antas ng isang bilyon, ang labis na bagay sa antimatter ay dapat na lumitaw sa dinamikong umuunlad na uniberso. Nang lumamig ang uniberso, ang lahat ng antiparticle ay nilipol ng mga particle, tanging ang labis na bagay na ito ang nakaligtas, na nagbunga ng uniberso na ating naobserbahan. Ito ay dahil sa kanya na hindi bababa sa isang bagay na kawili-wili ay nananatili dito, ito ay dahil sa kanya na tayo ay karaniwang umiiral. Kung paano eksaktong lumitaw ang kawalaan ng simetrya na ito ay hindi alam. Mayroong maraming mga teorya, ngunit kung alin ang tama ay hindi alam. Malinaw lamang na tiyak na ito ay isang uri ng Bagong Physics, isang teorya na lampas sa Standard Model, lampas sa mga hangganan ng na-verify na eksperimental.
Tatlong mga opsyon para sa kung saan maaaring magmula ang mga antiparticle sa mga high-energy cosmic ray: 1 - maaari lamang silang lumitaw at mapabilis sa isang "cosmic accelerator", halimbawa, sa isang pulsar; 2 - maaari silang ipanganak sa panahon ng banggaan ng mga ordinaryong cosmic ray na may mga atomo ng interstellar medium; 3 - maaari silang mangyari sa panahon ng pagkabulok ng mabibigat na particle ng dark matter.
Bagama't walang mga planeta at bituin na gawa sa antimatter, naroroon pa rin ang antimatter sa kalawakan. Ang mga flux ng positron at antiproton ng iba't ibang enerhiya ay naitala ng satellite cosmic ray observatories, tulad ng PAMELA, Fermi, AMS-02. Ang katotohanan na ang mga positron at antiproton ay dumating sa atin mula sa kalawakan ay nangangahulugan na sila ay ipinanganak sa isang lugar. Ang mga proseso ng mataas na enerhiya na maaaring magbunga ng mga ito ay kilala sa prinsipyo: ang mga ito ay mataas na magnetized na mga kapitbahayan ng mga neutron na bituin, iba't ibang mga pagsabog, acceleration ng cosmic rays sa shock wave fronts sa interstellar medium, at iba pa. Ang tanong ay kung maaari nilang ipaliwanag ang lahat ng naobserbahang katangian ng daloy ng mga cosmic antiparticle. Kung ito ay lumabas na hindi, ito ay magiging katibayan na pabor sa katotohanan na ang ilan sa mga ito ay bumangon sa panahon ng pagkabulok o paglipol ng mga particle ng dark matter.
Dito rin, may misteryo. Noong 2008, nakita ng obserbatoryo ng PAMELA ang isang kahina-hinalang malaking bilang ng mga high-energy positron kumpara sa hinulaang teoretikal na simulation. Ang resulta na ito ay nakumpirma kamakailan sa pamamagitan ng pag-install ng AMS-02 - isa sa mga module ng International Space Station at sa pangkalahatan ang pinakamalaking elementary particle detector na inilunsad sa kalawakan (at natipon hulaan kung saan? - tama, sa CERN). Ang labis na mga positron na ito ay nakakaganyak sa mga isipan ng mga teorista - kung tutuusin, maaaring hindi ito "nakakainis" na mga bagay na astrophysical na may pananagutan dito, ngunit mabibigat na particle ng madilim na bagay na nabubulok o nagwawasak sa mga electron at positron. Wala pang kalinawan, ngunit ang pasilidad ng AMS-02, pati na rin ang maraming kritikal na physicist, ay pinag-aaralan nang mabuti ang hindi pangkaraniwang bagay na ito.
Ang ratio ng mga antiproton sa mga proton sa mga cosmic ray ng iba't ibang enerhiya. Mga puntos - pang-eksperimentong data, maraming kulay na mga kurba - astrophysical na mga inaasahan na may iba't ibang mga error.
Larawan: Cornell University Library
Ang sitwasyon sa mga antiproton ay hindi rin malinaw. Noong Abril ng taong ito, ipinakita ng AMS-02 sa isang espesyal na pang-agham na kumperensya ang mga paunang resulta ng isang bagong ikot ng pananaliksik. Ang pangunahing highlight ng ulat ay ang assertion na ang AMS-02 ay nakakakita ng napakaraming high-energy antiprotons - at ito ay maaari ding isang pahiwatig sa pagkabulok ng dark matter particle. Gayunpaman, ang ibang mga pisiko ay hindi sumasang-ayon sa gayong masiglang konklusyon. Ito ay pinaniniwalaan na ngayon na ang AMS-02 antiproton data, na may ilang kahabaan, ay maaari ding ipaliwanag ng maginoo na astrophysical sources. Sa isang paraan o iba pa, ang lahat ay umaasa sa bagong AMS-02 positron at antiproton data.
Ang AMS-02 ay nakapagrehistro na ng milyun-milyong positron at isang-kapat ng isang milyong antiproton. Ngunit ang mga tagalikha ng pag-install na ito ay may maliwanag na pangarap - upang mahuli ang hindi bababa sa isang anti-kernel. Ito ay magiging isang tunay na sensasyon - ito ay ganap na hindi kapani-paniwala na ang antinuclei ay ipanganak sa isang lugar sa kalawakan at lilipad sa amin. Sa ngayon, walang nahanap na ganoong kaso, ngunit nagpapatuloy ang pagkolekta ng data, at sino ang nakakaalam kung anong mga sorpresang inihahanda ng kalikasan para sa atin.
Antimatter - antigravity? Paano niya nararamdaman ang gravity?
Kung umaasa lamang tayo sa eksperimento na napatunayan na pisika at hindi pumunta sa kakaiba, hindi pa nakumpirma na mga teorya, kung gayon ang gravity ay dapat kumilos sa antimatter sa parehong paraan tulad ng sa bagay. Walang inaasahang antigravity para sa antimatter. Kung hahayaan natin ang ating sarili na tumingin nang kaunti pa, lampas sa kilala, kung gayon ang mga posibleng opsyon sa teorya ay kapag, bilang karagdagan sa karaniwang unibersal na puwersa ng gravitational, mayroong karagdagang bagay na kumikilos nang naiiba sa bagay at antimatter. Hindi mahalaga kung gaano kasinungalingan ang posibilidad na ito, kailangan itong ma-verify sa pamamagitan ng eksperimento, at para dito kinakailangan na magsagawa ng mga eksperimento upang subukan kung paano nararamdaman ng antimatter ang gravity ng lupa.
Sa loob ng mahabang panahon hindi talaga posible na gawin ito para sa simpleng dahilan na para dito kinakailangan na lumikha ng mga indibidwal na atomo ng antimatter, bitag ang mga ito, at magsagawa ng mga eksperimento sa kanila. Ngayon ay natutunan na nila kung paano gawin ito, kaya ang pinakahihintay na pagsubok ay malapit na.
Ang pangunahing tagapagtustos ng mga resulta ay ang parehong CERN kasama ang malawak na programa nito para sa pag-aaral ng antimatter. Ang ilan sa mga eksperimentong ito ay hindi direktang na-verify na ang gravity ng antimatter ay ayos lang. Halimbawa, nalaman niya na ang (inertial) mass ng antiproton ay tumutugma sa masa ng proton na may napakataas na katumpakan. Kung ang gravity ay kumilos nang iba sa mga antiproton, napansin ng mga physicist ang pagkakaiba - pagkatapos ng lahat, ang paghahambing ay ginawa sa parehong setup at sa ilalim ng parehong mga kondisyon. Ang resulta ng eksperimentong ito: ang epekto ng gravity sa mga antiproton ay kasabay ng epekto sa mga proton na may katumpakan na mas mahusay kaysa sa isang milyon.
Gayunpaman, ang pagsukat na ito ay hindi direkta. Para sa higit na panghihikayat, gusto kong gumawa ng direktang eksperimento: kumuha ng ilang atoms ng antimatter, i-drop ang mga ito at tingnan kung paano sila nahuhulog sa gravitational field. Ang ganitong mga eksperimento ay isinasagawa o inihahanda sa CERN. Ang unang pagtatangka ay hindi masyadong kahanga-hanga. Noong 2013, sinubukan ng eksperimento ng ALPHA - na noon ay natutunan na kung paano hawakan ang isang ulap ng antihydrogen sa bitag nito - ay sinubukang tukuyin kung saan mahuhulog ang mga anti-atom kung ang bitag ay patayin. Sa kasamaang palad, dahil sa mababang sensitivity ng eksperimento, hindi posible na makakuha ng isang hindi malabo na sagot: masyadong kaunting oras ang lumipas, ang mga anti-atom ay sumugod nang pabalik-balik sa bitag, at ang paglipol ay naganap dito at doon.
Ang sitwasyon ay ipinangako na radikal na mapabuti sa pamamagitan ng dalawang iba pang mga eksperimento sa Cern: GBAR at AEGIS. Ang parehong mga eksperimentong ito ay susuriin sa iba't ibang paraan, kung paano bumabagsak ang isang ulap ng supercold antihydrogen sa gravitational field. Ang kanilang inaasahang katumpakan sa pagsukat ng gravitational acceleration ng antimatter ay halos 1%. Ang parehong mga pasilidad ay kasalukuyang nasa ilalim ng pagpupulong at pag-debug, at ang pangunahing pananaliksik ay magsisimula sa 2017, kapag ang AD antiproton moderator ay pupunan ng isang bagong ELENA storage ring.
Mga variant ng pag-uugali ng positron sa solid matter.
Larawan: nature.com
Ano ang mangyayari kung mahalaga ang isang positron?
Pagbubuo ng molecular positronium sa ibabaw ng kuwarts.
Larawan: Clifford M. Surko / Atomic physics: Isang simoy ng antimatter na sopas
Kung nabasa mo hanggang sa puntong ito, alam na alam mo na sa sandaling ang isang partikulo ng antimatter ay pumasok sa ordinaryong bagay, nangyayari ang paglipol: ang mga particle at antiparticle ay nawawala at nagiging radiation. Ngunit gaano ito kabilis mangyari? Isipin natin ang isang positron na nagmula sa isang vacuum at pumasok sa isang solid. Mawawala ba ito sa pakikipag-ugnay sa unang atom? Hindi kinakailangan! Ang paglipol ng isang electron at isang positron ay hindi isang instant na proseso; nangangailangan ito ng mahabang panahon sa isang atomic scale. Samakatuwid, ang positron ay may oras upang mabuhay sa bagay ng isang maliwanag at puno ng mga di-maliit na kaganapan sa buhay.
Una, ang isang positron ay maaaring kunin ang isang ulilang elektron at bumuo ng isang nakatali na estado, positronium (Ps). Sa tamang oryentasyon ng pag-ikot, ang positronium ay maaaring mabuhay ng sampu-sampung nanosecond bago mapuksa. Ang pagiging nasa isang tuluy-tuloy na sangkap, magkakaroon ito ng oras upang bumangga sa mga atom ng milyun-milyong beses sa panahong ito, dahil ang bilis ng thermal ng positronium sa temperatura ng silid ay halos 25 km / s.
Pangalawa, habang ang pag-anod sa isang sangkap, ang positronium ay maaaring dumating sa ibabaw at dumikit doon - ito ay isang positron (o sa halip, positronium) analogue ng adsorption ng mga atomo. Sa temperatura ng silid, hindi siya nakaupo sa isang lugar, ngunit aktibong naglalakbay sa ibabaw. At kung ito ay hindi isang panlabas na ibabaw, ngunit isang nanometer-sized na butas, pagkatapos ay ang positronium ay nakulong dito sa loob ng mahabang panahon.
At saka. Sa karaniwang materyal para sa naturang mga eksperimento, porous quartz, ang mga pores ay hindi nakahiwalay, ngunit pinagsama ng mga nanochannel sa isang karaniwang network. Ang mainit na positronium, na gumagapang sa ibabaw, ay magkakaroon ng oras upang suriin ang daan-daang mga pores. At dahil maraming positronium ang nabuo sa naturang mga eksperimento at halos lahat ng mga ito ay gumagapang palabas sa mga pores, maaga o huli ay natitisod sila sa isa't isa at, nakikipag-ugnayan, minsan ay bumubuo ng mga tunay na molekula - molekular na positronium, Ps 2. Dagdag pa, posible na pag-aralan kung paano kumikilos ang positronium gas, kung ano ang nasasabik na sinasabi ng positronium, atbp. At huwag isipin na ito ay purong teoretikal na pangangatwiran; Ang lahat ng nakalistang epekto ay napatunayan na at pinag-aralan nang eksperimento.
Ang antimatter ba ay may praktikal na aplikasyon?
Syempre. Sa pangkalahatan, ang anumang pisikal na proseso, kung ito ay magbubukas sa harap natin ng isang tiyak na bagong aspeto ng ating mundo at hindi nangangailangan ng anumang karagdagang gastos, ay tiyak na makakahanap ng mga praktikal na aplikasyon. Bukod dito, ang gayong mga aplikasyon na tayo mismo ay hindi mahulaan kung hindi natin natuklasan at pinag-aralan nang maaga ang pang-agham na bahagi ng hindi pangkaraniwang bagay na ito.
Ang pinakakilalang aplikasyon ng antiparticle ay PET, positron emission tomography. Sa pangkalahatan, ang nuclear physics ay may kahanga-hangang track record ng mga medikal na aplikasyon, at ang mga antiparticle ay hindi rin naiwan dito. Sa PET, ang isang maliit na dosis ng isang gamot na naglalaman ng hindi matatag na isotope na may maikling buhay (minuto at oras) at nabubulok dahil sa positibong beta decay ay ini-inject sa katawan ng pasyente. Ang gamot ay naipon sa tamang mga tisyu, ang nuclei ay nabubulok at naglalabas ng mga positron, na nagwawasak sa malapit at nagbibigay ng dalawang gamma quanta ng isang tiyak na enerhiya. Inirerehistro sila ng detector, tinutukoy ang direksyon at oras ng kanilang pagdating, at ibinabalik ang lugar kung saan naganap ang pagkabulok. Sa ganitong paraan, posibleng makabuo ng isang three-dimensional na mapa ng pamamahagi ng bagay na may mataas na spatial na resolusyon at may pinakamababang dosis ng radiation.
Ang mga positron ay maaari ding gamitin sa agham ng mga materyales, halimbawa, upang sukatin ang porosity ng isang sangkap. Kung ang bagay ay tuluy-tuloy, kung gayon ang mga positron na dumikit sa bagay sa isang sapat na lalim ay mabilis na nalipol at naglalabas ng gamma quanta. Kung may mga nanopores sa loob ng substance, ang annihilation ay naantala dahil ang positronium ay dumidikit sa ibabaw ng pore. Sa pamamagitan ng pagsukat ng pagkaantala na ito, malalaman ng isa ang antas ng nanoporosity ng isang sangkap sa pamamagitan ng isang non-contact at non-destructive na pamamaraan. Bilang isang paglalarawan ng diskarteng ito, mayroong isang kamakailang gawain sa kung paano lumilitaw at humihigpit ang mga nanopores sa pinakamanipis na layer ng yelo kapag ang singaw ay idineposito sa ibabaw. Gumagana rin ang isang katulad na diskarte sa pag-aaral ng mga depekto sa istruktura sa mga semiconductor na kristal, tulad ng mga bakante at dislokasyon, at ginagawang posible na sukatin ang pagkapagod sa istruktura ng isang materyal.
Ang mga medikal na aplikasyon ay maaari ding matagpuan para sa mga antiproton. Ngayon sa parehong CERN, isinasagawa ang eksperimento ng ACE, na pinag-aaralan ang epekto ng antiproton beam sa mga buhay na selula. Ang layunin nito ay pag-aralan ang mga prospect para sa paggamit ng mga antiproton para sa paggamot ng mga cancerous na tumor.
Paglabas ng enerhiya ng isang ion beam at x-ray kapag dumadaan sa isang substance.
Larawan: Johannes Gutleber/CERN
Ang ideyang ito ay maaaring takutin ang mambabasa dahil sa ugali: paano kaya, sa isang antiproton beam - at para sa isang buhay na tao?! Oo, at ito ay mas ligtas kaysa sa x-ray ng isang malalim na tumor! Ang isang antiproton beam ng espesyal na piniling enerhiya ay nagiging isang epektibong tool sa mga kamay ng siruhano, sa tulong kung saan posible na masunog ang mga tumor sa loob ng malalim na katawan at mabawasan ang epekto sa mga nakapaligid na tisyu. Hindi tulad ng mga X-ray, na sumusunog sa lahat ng bagay na nakukuha sa ilalim ng sinag, ang mabibigat na sisingilin na mga particle sa kanilang daanan ay naglalabas ng bulto ng enerhiya sa huling sentimetro bago huminto. Sa pamamagitan ng pag-tune ng enerhiya ng mga particle, maaaring iba-iba ng isa ang lalim kung saan huminto ang mga particle; sa lugar na ito ang laki ng millimeters na ang pangunahing epekto ng radiation ay babagsak.
Ang naturang proton beam radiotherapy ay matagal nang ginagamit sa maraming mga klinika na may mahusay na kagamitan sa buong mundo. Kamakailan, ang ilan sa kanila ay lumilipat sa ion therapy, na gumagamit ng isang sinag na hindi mga proton, ngunit mga carbon ions. Para sa kanila, ang profile ng paglabas ng enerhiya ay higit na naiiba, na nangangahulugan na ang pagiging epektibo ng pares ng "therapeutic effect versus side effects" ay tumataas. Ngunit matagal nang iminungkahi na subukan ang mga antiproton para sa layuning ito rin. Pagkatapos ng lahat, kapag nakapasok sila sa sangkap, hindi lamang nila ibinibigay ang kanilang kinetic energy, ngunit nalipol din pagkatapos huminto - at pinatataas nito ang paglabas ng enerhiya nang maraming beses. Kung saan ang karagdagang paglabas ng enerhiya na ito ay idineposito ay isang kumplikadong isyu, at kailangan itong maingat na pag-aralan bago simulan ang mga klinikal na pagsubok.
Ito ay eksakto kung ano ang ginagawa ng ACE experiment. Sa panahon nito, ipinapasa ng mga mananaliksik ang isang sinag ng mga antiproton sa pamamagitan ng isang cuvette na may kulturang bacterial at sinusukat ang kanilang kaligtasan depende sa lokasyon, sa mga parameter ng sinag, at sa mga pisikal na katangian ng kapaligiran. Ang maparaan at marahil ay nakakainip na koleksyon ng teknikal na data ay isang mahalagang panimulang punto para sa anumang bagong teknolohiya.
Igor Ivanov
Ang antimatter ay bagay na binubuo ng mga antiparticle, iyon ay, mga particle na may eksaktong pareho, ngunit baligtad ang halaga at mga katangian ng mga particle na iyon, kung saan sila ay magkasalungat. Ang bawat particle ay may sariling mirror copy - isang antiparticle. Ang mga antiparticle ng proton, neutron at tinatawag na antiproton, antineutron at positron, ayon sa pagkakabanggit. Ang mga proton at neutron naman ay binubuo ng mas maliliit na particle na tinatawag na quark. Ang mga antiproton at antineutron ay binubuo ng mga antiquark.
Ang mga antiparticle ay nagdadala ng isang katulad ngunit kabaligtaran na singil bilang kanilang mga ordinaryong bagay na katapat, ngunit may parehong masa at katulad sa lahat ng iba pang paraan. Tulad ng iminumungkahi ng mga siyentipiko, maaaring mayroong buong kalawakan na gawa sa antimatter. Mayroon ding isang opinyon na maaaring mayroong mas maraming antimatter sa Uniberso kaysa sa ordinaryong bagay. Ngunit imposibleng makakita ng antimatter, tulad ng mga bagay ng ordinaryong mundo sa paligid natin. Hindi ito nakikita ng mata ng tao.
Karamihan sa mga astronomo ay sumasang-ayon pa rin na wala pa ring masyadong marami o walang antimatter sa kalikasan, kung hindi, ayon sa kanilang pagtatalo, magkakaroon ng maraming lugar sa Uniberso kung saan ang ordinaryong bagay at antimatter ay nagbabanggaan sa isa't isa, na sasamahan ng malakas na daloy ng gamma. sinag na dulot ng kanilang pagkalipol. Ang Annihilation ay ang magkaparehong pagkasira ng mga particle ng matter at antimatter, na sinamahan ng paglabas ng enerhiya. Gayunpaman, walang nasabing mga rehiyon ang natagpuan.
Ang isa sa mga posibleng hypotheses para sa pinagmulan ng antimatter ay nauugnay sa big bang theory. Sinasabi ng teoryang ito na ang lahat sa atin ay lumitaw bilang resulta ng pagpapalawak ng isang tiyak na punto sa kalawakan. Pagkatapos ng pagsabog, isang pantay na dami ng bagay at antimatter ang lumitaw. Agad na nagsimula ang proseso ng kanilang kapwa pagkasira. Gayunpaman, sa ilang kadahilanan, nagkaroon ng kaunti pang bagay, na nagpapahintulot sa Uniberso na mabuo sa anyo na nakasanayan na natin.
Dahil sa kakulangan ng kakayahang pag-aralan ang mga katangian ng antimatter, ang mga siyentipiko ay gumagamit ng mga artipisyal na pamamaraan para sa pagbuo ng antimatter. Upang makuha ito, ginagamit ang mga espesyal na pang-agham na aparato - mga particle accelerator, kung saan ang mga atomo ng bagay ay pinabilis sa halos bilis ng liwanag (300,000 km / s). Ang pagbangga, ang ilang mga particle ay nawasak, na nagreresulta sa pagbuo ng mga antiparticle, kung saan maaaring makuha ang antimatter. Ang isang mahirap na problema ay ang pag-iimbak ng antimatter, dahil, sa pakikipag-ugnay sa ordinaryong bagay, ang antimatter ay nawasak. Upang gawin ito, ang mga nagresultang particle ng antimatter ay inilalagay sa isang vacuum at sa, na nagpapanatili sa kanila sa limbo at hindi pinapayagan silang hawakan ang mga dingding ng imbakan.
Sa kabila ng pagiging kumplikado ng pagkuha at pag-aaral ng antimatter, maaari itong magbigay ng maraming benepisyo para sa ating buhay. Ang lahat ng mga ito ay batay sa katotohanan na kapag ang antimatter ay nakikipag-ugnayan sa bagay, isang malaking halaga ng enerhiya ang inilabas. Bukod dito, ang ratio ng inilabas na enerhiya sa masa ng sangkap na kasangkot ay hindi nahihigitan ng anumang uri o paputok. Bilang resulta ng paglipol, walang mga by-product, puro enerhiya lamang. Samakatuwid, nangangarap na ang mga siyentipiko tungkol sa aplikasyon nito. Halimbawa, tungkol sa antimatter na may walang katapusang mapagkukunan. Ang mga sasakyang pangkalawakan na may mga makina ng annihilator ay magagawang lumipad ng libu-libong light years sa halos bilis ng liwanag. Bibigyan nito ang militar ng pagkakataon na lumikha ng isang malaking kapangyarihan, mas mapanira kaysa nuclear o hydrogen. Gayunpaman, ang lahat ng mga pangarap na ito ay hindi magkakatotoo hanggang sa makagawa tayo ng murang antimatter sa isang pang-industriyang sukat.
ANTIMATTER, isang sangkap na binubuo ng mga atomo na ang nuclei ay may negatibong singil sa kuryente at napapalibutan ng mga positron - mga electron na may positibong singil sa kuryente. Sa ordinaryong bagay, kung saan nabuo ang mundo sa paligid natin, ang mga positibong sisingilin na nuclei ay napapalibutan ng mga negatibong sisingilin na mga electron. Ang ordinaryong bagay, upang makilala ito mula sa antimatter, ay tinatawag na co-substance (mula sa Griyego. koinos- ordinaryo). Gayunpaman, sa panitikang Ruso ang terminong ito ay halos hindi ginagamit. Dapat itong bigyang-diin na ang terminong "antimatter" ay hindi ganap na tama, dahil ang antimatter ay bagay din, ang uri nito. Ang antimatter ay may parehong inertial properties at lumilikha ng parehong gravitational attraction gaya ng ordinaryong bagay.
Sa pagsasalita tungkol sa bagay at antimatter, makatuwirang magsimula sa elementarya (subatomic) na mga particle. Ang bawat elementarya na butil ay tumutugma sa isang antiparticle; parehong may halos magkaparehong katangian, maliban na mayroon silang kabaligtaran na singil sa kuryente. (Kung neutral ang particle, neutral din ang antiparticle, ngunit maaaring magkaiba sila sa ibang mga katangian. Sa ilang kaso, ang particle at antiparticle ay magkapareho sa isa't isa.) Kaya, ang isang electron - isang particle na may negatibong charge - ay tumutugma sa isang positron, at ang antiparticle ng isang proton na may positibong singil ay isang negatibong sisingilin na antiproton. Ang positron ay natuklasan noong 1932, at ang antiproton noong 1955; ito ang una sa mga natuklasang antiparticle. Ang pagkakaroon ng antiparticle ay hinulaang noong 1928 batay sa quantum mechanics ng English physicist na si P. Dirac.
Kapag ang isang electron at isang positron ay nagbanggaan, sila ay nagwawasak, i.e. ang parehong mga particle ay nawawala, at dalawang gamma quanta ay ibinubuga mula sa punto ng kanilang banggaan. Kung ang nagbabanggaan na mga particle ay gumagalaw sa mababang bilis, kung gayon ang enerhiya ng bawat gamma ray ay 0.51 MeV. Ang enerhiya na ito ay ang "rest energy" ng electron, o ang rest mass nito na ipinahayag sa mga yunit ng enerhiya. Kung ang mga nagbabanggaan na particle ay gumagalaw sa mataas na bilis, kung gayon ang enerhiya ng gamma ray ay magiging mas malaki dahil sa kanilang kinetic energy. Nagaganap din ang paglipol kapag ang isang proton ay bumangga sa isang antiproton, ngunit ang proseso sa kasong ito ay mas kumplikado. Ang isang bilang ng mga panandaliang particle ay ipinanganak bilang mga intermediate na produkto ng pakikipag-ugnayan; gayunpaman, pagkatapos ng ilang microseconds, ang mga neutrino, gamma quanta, at isang maliit na bilang ng mga pares ng electron-positron ay nananatili bilang mga huling produkto ng mga pagbabago. Ang mga pares na ito ay maaaring tuluyang mapuksa, na lumilikha ng mga karagdagang gamma ray. Nagaganap din ang anihilation kapag ang isang antineutron ay bumangga sa isang neutron o proton.
Dahil ang mga antiparticle ay umiiral, ang tanong ay lumitaw kung ang antinuclei ay maaaring mabuo mula sa mga antiparticle. Ang nuclei ng mga atomo ng ordinaryong bagay ay binubuo ng mga proton at neutron. Ang pinakasimpleng nucleus ay ang nucleus ng ordinaryong hydrogen isotope 1 H; ito ay isang solong proton. Ang deuterium nucleus 2 H ay binubuo ng isang proton at isang neutron; tinatawag itong deuteron. Ang isa pang halimbawa ng isang simpleng nucleus ay ang 3 He nucleus, na binubuo ng dalawang proton at isang neutron. Ang antideuteron, na binubuo ng isang antiproton at isang antineutron, ay nakuha sa laboratoryo noong 1966; Ang anti-3He nucleus, na binubuo ng dalawang antiproton at isang antineutron, ay unang nakuha noong 1970.
Ayon sa modernong elementarya na pisika ng particle, sa pagkakaroon ng naaangkop na teknikal na paraan, posibleng makuha ang antinuclei ng lahat ng ordinaryong nuclei. Kung ang mga antinuclei na ito ay napapalibutan ng tamang bilang ng mga positron, bumubuo sila ng mga antiatom. Ang mga anti-atom ay magkakaroon ng halos kaparehong katangian ng mga ordinaryong atomo; bubuo sila ng mga molekula, maaari silang bumuo ng mga solido, likido at gas, kabilang ang mga organikong sangkap. Halimbawa, ang dalawang antiproton at isang anti-oxygen nucleus, kasama ang walong positron, ay maaaring bumuo ng isang anti-water molecule, katulad ng ordinaryong tubig H 2 O, bawat molekula nito ay binubuo ng dalawang proton ng hydrogen nuclei, isang oxygen nucleus at walo. mga electron. Nagagawa ng modernong teorya ng particle na ang anti-tubig ay magyeyelo sa 0°C, kumukulo sa 100°C, at kung hindi man ay kumikilos tulad ng ordinaryong tubig. Sa pagpapatuloy ng gayong pangangatwiran, maaari tayong makarating sa konklusyon na ang anti-matter na binuo mula sa antimatter ay magiging lubhang katulad sa ordinaryong mundo sa paligid natin. Ang konklusyong ito ay nagsisilbing panimulang punto para sa mga teorya ng simetriko na uniberso batay sa palagay na ang uniberso ay may pantay na dami ng ordinaryong bagay at antimatter. Nakatira tayo sa bahaging iyon, na binubuo ng ordinaryong bagay.
Kung ang dalawang magkaparehong piraso ng mga sangkap ng kabaligtaran na uri ay dinala sa pakikipag-ugnay, pagkatapos ay ang paglipol ng mga electron na may mga positron at nuclei na may antinuclei ay magaganap. Sa kasong ito, lilitaw ang gamma quanta, sa pamamagitan ng hitsura kung saan maaaring hatulan ng isa kung ano ang nangyayari. Dahil ang Earth, sa pamamagitan ng kahulugan, ay binubuo ng ordinaryong bagay, walang kapansin-pansing halaga ng antimatter sa loob nito, maliban sa maliit na bilang ng mga antiparticle na ginawa sa malalaking accelerators at sa cosmic ray. Ang parehong naaangkop sa buong solar system.
Ipinapakita ng mga obserbasyon na limitado lamang ang dami ng gamma radiation na nangyayari sa loob ng ating kalawakan. Mula dito, napagpasyahan ng isang bilang ng mga mananaliksik na walang kapansin-pansing halaga ng antimatter dito. Ngunit ang konklusyong ito ay hindi mapag-aalinlanganan. Sa kasalukuyan ay walang paraan upang matukoy, halimbawa, kung ang isang ibinigay na kalapit na bituin ay binubuo ng materya o antimatter; ang isang antimatter star ay naglalabas ng eksaktong parehong spectrum bilang isang ordinaryong bituin. Dagdag pa, posible na ang rarefied matter na pumupuno sa espasyo sa paligid ng bituin at kapareho ng bagay ng mismong bituin ay nahiwalay sa mga rehiyon na puno ng bagay ng kabaligtaran na uri - napaka manipis na mataas na temperatura na "Leidenfrost layer". Kaya, ang isa ay maaaring magsalita ng isang "cellular" na istraktura ng interstellar at intergalactic space, kung saan ang bawat cell ay naglalaman ng alinman sa matter o antimatter. Ang hypothesis na ito ay sinusuportahan ng modernong pananaliksik na nagpapakita na ang magnetosphere at heliosphere (interplanetary space) ay may cellular na istraktura. Ang mga cell na may iba't ibang magnetization at kung minsan ay may iba't ibang temperatura at densidad ay pinaghihiwalay ng napakanipis na kasalukuyang mga kaluban. Kaya't sumusunod sa kabalintunaan na konklusyon na ang mga obserbasyong ito ay hindi sumasalungat sa pagkakaroon ng antimatter kahit na sa loob ng ating Galaxy.
Kung kanina ay walang mga nakakumbinsi na argumento na pabor sa pagkakaroon ng antimatter, ngayon ay binago ng mga tagumpay ng X-ray at gamma-ray astronomy ang sitwasyon. Ang mga kababalaghan na nauugnay sa isang malaki at madalas na napakagulo na paglabas ng enerhiya ay naobserbahan. Malamang, ang pinagmulan ng naturang paglabas ng enerhiya ay pagkalipol.
Ang Swedish physicist na si O. Klein ay bumuo ng isang cosmological theory batay sa hypothesis ng symmetry sa pagitan ng matter at antimatter, at dumating sa konklusyon na ang mga proseso ng paglipol ay gumaganap ng isang mapagpasyang papel sa ebolusyon ng Uniberso at ang pagbuo ng istraktura ng mga kalawakan.
Ito ay nagiging higit at higit na halata na ang pangunahing alternatibong teorya - ang teorya ng "big bang" - ay seryosong sumasalungat sa data ng obserbasyon at ang sentrong lugar sa paglutas ng mga problema sa kosmolohiya sa malapit na hinaharap ay malamang na inookupahan ng "symmetric cosmology".
Ang antimatter ay bagay na ganap na binubuo ng mga antiparticle. Sa kalikasan, ang bawat elementarya na butil ay may antiparticle. Para sa isang elektron, ito ay magiging isang positron, at para sa isang positibong sisingilin na proton, ito ay isang antiproton. Mga atom ng ordinaryong bagay - kung hindi man ito ay tinatawag coinsubstance Binubuo ang mga ito ng isang positibong sisingilin na nucleus sa paligid kung saan gumagalaw ang mga electron. At ang negatibong sisingilin na nuclei ng mga atomo ng antimatter, naman, ay napapalibutan ng mga antielectron.
Ang mga puwersa na tumutukoy sa istraktura ng bagay ay pareho para sa parehong mga particle at antiparticle. Sa madaling salita, ang mga particle ay naiiba lamang sa tanda ng singil. Sa katangian, ang "antimatter" ay hindi tamang pangalan. Ito ay mahalagang isang uri lamang ng sangkap na may parehong mga katangian at may kakayahang lumikha ng atraksyon.
Pagkalipol
Sa katunayan, ito ang proseso ng banggaan ng isang positron at isang elektron. Bilang isang resulta, ang magkaparehong paglipol (pagkawala) ng parehong mga particle ay nangyayari sa paglabas ng napakalaking enerhiya. Ang paglipol ng 1 gramo ng antimatter ay katumbas ng pagsabog ng TNT charge na 10 kilotons!
Synthesis
Noong 1995, inihayag na ang unang siyam na atomo ng antihydrogen ay na-synthesize. Nabuhay sila ng 40 nanosecond at namatay, na naglalabas ng enerhiya. At noong 2002, ang bilang ng mga nakuha na atom ay nasa daan-daan. Ngunit lahat ng nagreresultang antiparticle ay maaaring mabuhay lamang ng mga nanosecond. Nagbago ang mga bagay sa paglulunsad ng Hadron Collider: posibleng mag-synthesize ng 38 antihydrogen atoms at hawakan ang mga ito nang isang buong segundo. Sa panahong ito, naging posible na magsagawa ng ilang pag-aaral ng istraktura ng antimatter. Natuto silang humawak ng mga particle pagkatapos ng paglikha ng isang espesyal na magnetic trap. Sa loob nito, upang makamit ang ninanais na epekto, ang isang napakababang temperatura ay nilikha. Totoo, ang gayong bitag ay isang napakahirap, kumplikado at mahal na bagay.
Sa trilogy ni S. Snegov na "People as Gods", ang proseso ng paglipol ay ginagamit para sa intergalactic flight. Ang mga bayani ng nobela, gamit ito, ay ginagawang alikabok ang mga bituin at planeta. Pero sa ating panahon upang makakuha ng antimatter ay mas mahirap at mahal kaysa sa pagpapakain sa sangkatauhan.
Magkano ang halaga ng antimatter
Ang isang milligram ng positron ay dapat nagkakahalaga ng $25 bilyon. At para sa isang gramo ng antihydrogen, kailangan mong magbayad ng 62.5 trilyong dolyar.
Ang gayong mapagbigay na tao ay hindi pa lumilitaw na maaari siyang bumili ng hindi bababa sa isang daan ng isang gramo. Ilang daang milyong Swiss franc ang kailangang bayaran para sa isang bilyong bahagi ng isang gramo upang makakuha ng materyal para sa eksperimentong gawain sa banggaan ng mga particle at antiparticle. Sa ngayon, walang ganoong sangkap sa kalikasan na mas mahal kaysa sa antimatter.
Ngunit sa tanong ng bigat ng antimatter, ang lahat ay medyo simple. Dahil ito ay naiiba sa ordinaryong bagay lamang sa singil nito, lahat ng iba pang mga katangian ay pareho. Lumalabas na ang isang gramo ng antimatter ay tumimbang ng eksaktong isang gramo.
Mundo ng antimatter
Kung tinatanggap natin na totoo, kung gayon bilang resulta ng prosesong ito, dapat na magkaroon ng pantay na halaga ng parehong bagay at antimatter. Kaya bakit hindi natin obserbahan ang mga kalapit na bagay na binubuo ng antimatter? Ang sagot ay medyo simple: ang dalawang uri ng bagay ay hindi maaaring magkakasamang mabuhay. Tiyak na kakanselahin nila ang isa't isa. Malamang na umiiral ang mga kalawakan at maging ang mga antimatter universe. at nakikita pa natin ang ilan sa kanila. Ngunit naglalabas sila ng parehong radiation, ang parehong liwanag ay nagmumula sa kanila, tulad ng mula sa mga ordinaryong kalawakan. Kaya naman, hindi pa rin masasabi kung may anti-world o kung ito ay isang magandang fairy tale.
Delikado ba?
Ginawang paraan ng pagkawasak ng sangkatauhan ang maraming kapaki-pakinabang na pagtuklas. Ang antimatter sa ganitong kahulugan ay hindi maaaring maging eksepsiyon. Ang isang mas malakas na sandata kaysa sa isa batay sa prinsipyo ng paglipol ay hindi pa maiisip. Marahil ito ay hindi masyadong masama na sa ngayon ay hindi pa posible na kunin at mapanatili ang antimatter? Hindi ba ito ay isang nakamamatay na kampana na maririnig ng sangkatauhan sa huling araw nito?