Antimatter « Kawili-wili tungkol sa agham. Ano ang Antimatter? Ang antimatter ay ginagamit sa gamot
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 pagkakaiba-iba 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 elementong particle 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 mga 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 mga 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, ang bawat molekula ay binubuo ng dalawang proton ng hydrogen nuclei, isang oxygen nucleus at walo. mga electron. Nagagawa ng modernong teorya ng particle na ang anti-water 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 na nakapaligid sa atin. 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".
Sa pisika at kimika, ang antimatter ay isang sangkap na binubuo ng mga antiparticle, iyon ay, isang antiproton (isang proton na may negatibong electric charge) at isang antielectron (isang electron na may positibong electric charge). Ang isang antiproton at isang antielectron ay bumubuo ng isang antimatter atom, tulad ng isang electron at isang proton na bumubuo ng isang hydrogen atom.
Pangkalahatang konsepto ng bagay at antimatter
Alam ng lahat ang sagot sa tanong kung ano ang bagay, iyon ay, ito ay isang sangkap na binubuo ng mga molekula at atomo. Ang mga atom mismo, sa turn, ay binubuo ng mga electron at nuclei na nabuo ng mga proton at neutron. Ang pag-unawa sa tanong, kung ano ang bagay, ay ginagawang posible na maunawaan kung ano ang antimatter. Ito ay nauunawaan bilang isang sangkap, ang mga bumubuo ng mga particle na may kabaligtaran na singil sa kuryente. Sa kaso ng isang pares ng neutron-antineutron, ang kanilang mga singil ay katumbas ng zero, ngunit ang mga magnetic moment ay nakadirekta sa tapat.
Ang pangunahing pag-aari ng antimatter ay ang kakayahang mapuksa kapag ito ay nakakatugon sa ordinaryong bagay. Bilang resulta ng pakikipag-ugnay sa mga sangkap na ito, ang masa ay nawawala at ganap na na-convert sa enerhiya. Ayon sa teoryang kosmiko, mayroong pantay na dami ng bagay at antimatter sa Uniberso, ang katotohanang ito ay sumusunod mula sa teoretikal na pangangatwiran. Gayunpaman, ang mga sangkap na ito ay nahihiwalay sa isa't isa sa pamamagitan ng malalaking distansya, dahil ang alinman sa kanilang mga pagpupulong ay humahantong sa engrandeng cosmic phenomena ng pagkawasak ng bagay.
Ang kasaysayan ng pagtuklas ng antimatter
Ang antimatter ay natuklasan noong 1932 ng North American physicist na si Carl Andersen, na nag-aaral ng cosmic rays at nagawang tuklasin ang positron (ang antiparticle ng electron). Ang pagtuklas na ito ay nakakuha sa kanya ng Nobel Prize noong 1936. Kasunod nito, ang mga antiproton ay natuklasan sa eksperimento. Nangyari ito noong 2006 salamat sa paglulunsad ng Pamela satellite, na ang misyon ay pag-aralan ang mga particle na ibinubuga ng Araw.
Kasunod nito, natutunan ng sangkatauhan na lumikha ng antimatter sa sarili nitong. Bilang resulta ng maraming mga eksperimento, ipinakita na ang banggaan ng bagay at antimatter ay sumisira sa parehong mga sangkap at bumubuo ng gamma ray. Ang mga eksperimentong natuklasan na ito ay hinulaan ni Albert Einstein.
Paggamit ng antimatter
Saan maaaring gamitin ang antimatter? Una sa lahat, ang antimatter ay isang mahusay na gasolina. Isang patak lang ng antimatter ang makakapagbigay ng enerhiya, na magiging sapat na para mapalakas ang isang malaking lungsod sa araw. Bilang karagdagan, ang mapagkukunan ng enerhiya na ito ay palakaibigan sa kapaligiran.
Sa larangan ng medisina, ang pangunahing paggamit ng antimatter ay positron radiation tomography. Ang mga gamma ray, na nagreresulta mula sa pagkawasak ng matter at antimatter, ay ginagamit upang makita ang mga cancerous na tumor sa katawan. Ginagamit din ang antimatter sa therapy sa kanser. Sa kasalukuyan, ang pananaliksik ay isinasagawa sa paggamit ng mga antiproton para sa kumpletong pagkasira ng cancerous tissue.
Magkano ang halaga ng isang gramo ng antimatter at saan ito nakaimbak?
Ang paggawa ng antimatter sa tulong ng mga elementary particle accelerators ay nangangailangan ng malaking gastos sa enerhiya. Bilang karagdagan, ang antimatter ay mahirap iimbak, dahil ito ay masisira sa sarili sa anumang pakikipag-ugnay sa ordinaryong bagay. Samakatuwid, ito ay naka-imbak sa malakas na electromagnetic field, na nangangailangan din ng malaking gastos sa enerhiya para sa kanilang paglikha at pagpapanatili.
May kaugnayan sa nabanggit, maaari nating tapusin na ang antimatter ay ang pinakamahal na sangkap sa mundo. Ang kanyang gramo ay nagkakahalaga ng US$62.5 bilyon. Ayon sa iba pang mga pagtatantya na ibinigay ng CERN, aabutin ng ilang daang milyong Swiss franc upang makalikha ng isang bilyon ng isang gramo ng antimatter.
Ang espasyo ay ang pinagmulan ng antimatter
Sa yugtong ito ng pag-unlad ng teknolohiya, ang artipisyal na paglikha ng antimatter ay isang hindi mahusay at magastos na pamamaraan. Dahil dito, plano ng mga siyentipiko mula sa NASA na mangolekta ng antimatter sa Van Allen belt ng Earth na may mga magnetic field. Ang sinturon na ito ay matatagpuan sa isang altitude ng ilang daang kilometro sa itaas ng ibabaw ng ating planeta at may kapal na ilang libong kilometro. Ang rehiyong ito ng espasyo ay naglalaman ng malaking bilang ng mga antiproton, na nabuo bilang resulta ng mga reaksyon ng elementarya na mga particle na dulot ng banggaan ng mga cosmic ray sa itaas na mga layer ng kapaligiran ng Earth. Ang dami ng ordinaryong bagay ay maliit, kaya ang mga antiproton ay maaaring umiral dito sa loob ng mahabang panahon.
Ang isa pang pinagmumulan ng antimatter ay katulad na radiation belt sa paligid ng mga higanteng planeta ng solar system: Jupiter, Saturn, Neptune at Uranus. Ang mga siyentipiko ay nagbibigay ng espesyal na pansin sa Saturn, na, sa kanilang opinyon, ay dapat gumawa ng isang malaking bilang ng mga antiproton na nagreresulta mula sa pakikipag-ugnayan ng mga sisingilin na cosmic particle sa mga singsing ng yelo ng planeta.
Ang trabaho ay isinasagawa din sa direksyon ng mas matipid na pag-iimbak ng antimatter. Kaya, inihayag ni Propesor Masaki Gori (Masaki Hori) ang binuo na paraan ng pagkulong sa mga antiproton gamit ang mga frequency ng radyo, na, ayon sa kanya, ay makabuluhang bawasan ang laki ng lalagyan para sa antimatter.
Ang antimatter ay matagal nang paksa ng science fiction. Sa aklat at pelikula ng Angels & Demons, sinubukan ni Propesor Langdon na iligtas ang Vatican mula sa isang antimatter bomb. Ang Star Trek spacecraft Enterprise ay gumagamit ng annihilating antimatter engine upang maglakbay nang mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag. Ngunit ang antimatter ay paksa rin ng ating realidad. Ang mga partikulo ng antimatter ay halos magkapareho sa kanilang mga materyal na katapat, maliban na sila ay nagdadala ng magkasalungat na singil at umiikot. Kapag ang antimatter ay nakakatugon sa bagay, sila ay agad na nagwawasak sa enerhiya, at ito ay hindi na kathang-isip.
Bagama't hindi pa posible ang mga antimatter bomb at mga barkong nakabatay sa parehong gasolina sa pagsasanay, maraming mga katotohanan tungkol sa antimatter na magugulat sa iyo o magbibigay-daan sa iyo na magsipilyo sa kung ano ang alam mo na.
Ang antimatter ay dapat na sirain ang lahat ng bagay sa uniberso pagkatapos ng Big Bang
Ayon sa teorya, ang Big Bang ay lumikha ng matter at antimatter sa pantay na dami. Kapag nagkita sila, may mutual annihilation, annihilation, at puro enerhiya na lang ang natitira. Batay dito, hindi tayo dapat umiral.
Ngunit tayo ay umiiral. At sa pagkakaalam ng mga physicist, ito ay dahil sa bawat bilyong pares ng matter-antimatter ay mayroong isang dagdag na particle ng matter. Sinusubukan ng mga physicist ang kanilang makakaya upang ipaliwanag ang kawalaan ng simetrya na ito.
Ang antimatter ay mas malapit sa iyo kaysa sa iyong iniisip
Ang maliliit na halaga ng antimatter ay patuloy na umuulan sa Earth sa anyo ng mga cosmic ray, masiglang mga particle mula sa kalawakan. Ang mga antimatter particle na ito ay umaabot sa ating kapaligiran sa mga antas mula isa hanggang mahigit isang daan kada metro kuwadrado. Ang mga siyentipiko ay mayroon ding katibayan na ang antimatter ay ginagawa sa panahon ng mga bagyo.
Mayroong iba pang mga mapagkukunan ng antimatter na mas malapit sa atin. Ang mga saging, halimbawa, ay bumubuo ng antimatter sa pamamagitan ng paglabas ng isang positron - ang antimatter na katumbas ng isang electron - halos isang beses bawat 75 minuto. Ito ay dahil ang mga saging ay naglalaman ng maliit na halaga ng potassium-40, isang natural na nagaganap na isotope ng potassium. Ang pagkabulok ng potassium-40 kung minsan ay gumagawa ng isang positron.
Ang ating katawan ay naglalaman din ng potassium-40, na nangangahulugang naglalabas ka rin ng mga positron. Ang antimatter ay agad na nawawasak kapag nadikit sa materya, kaya ang mga antimatter na particle na ito ay hindi nabubuhay nang napakatagal.
Ang mga tao ay nakagawa ng kaunting antimatter
Ang paglipol ng antimatter at matter ay may potensyal na maglabas ng napakalaking enerhiya. Ang isang gramo ng antimatter ay maaaring gumawa ng pagsabog na kasing laki ng isang bombang nuklear. Gayunpaman, ang mga tao ay hindi nakagawa ng maraming antimatter, kaya walang dapat ikatakot.
Ang lahat ng mga antiproton na nilikha sa Tevatron particle accelerator ng Fermi Laboratory ay halos 15 nanograms. Ang CERN ay nakagawa lamang ng humigit-kumulang 1 nanogram hanggang sa kasalukuyan. Sa DESY sa Germany - hindi hihigit sa 2 nanograms ng positrons.
Kung ang lahat ng antimatter na nilikha ng mga tao ay agad na nawasak, ang enerhiya nito ay hindi magiging sapat upang pakuluan ang isang tasa ng tsaa.
Ang problema ay nakasalalay sa kahusayan at gastos ng paggawa at pag-iimbak ng antimatter. Ang paggawa ng 1 gramo ng antimatter ay nangangailangan ng humigit-kumulang 25 milyong kilowatt-hour ng enerhiya at nagkakahalaga ng mahigit isang milyong bilyong dolyar. Hindi nakakagulat na minsan ang antimatter ay kasama sa listahan ng sampung pinakamahal na sangkap sa ating mundo.
Mayroong isang bagay bilang isang antimatter trap.
Upang pag-aralan ang antimatter, kailangan mong pigilan ito mula sa paglipol sa bagay. Nakahanap ang mga siyentipiko ng ilang paraan upang gawin ito.
Ang mga naka-charge na particle ng antimatter, tulad ng mga positron at antiproton, ay maaaring maimbak sa tinatawag na Penning traps. Para silang maliliit na particle accelerators. Sa loob ng mga ito, ang mga particle ay gumagalaw sa isang spiral habang ang mga magnetic at electric field ay pumipigil sa kanila mula sa pagbangga sa mga dingding ng bitag.
Gayunpaman, ang Penning traps ay hindi gumagana para sa mga neutral na particle tulad ng antihydrogen. Dahil wala silang singil, ang mga particle na ito ay hindi maaaring limitado ng mga electric field. Ang mga ito ay inilalagay sa Ioffe traps na gumagana sa pamamagitan ng paglikha ng isang rehiyon ng espasyo kung saan lumalakas ang magnetic field sa lahat ng direksyon. Ang mga partikulo ng antimatter ay natigil sa rehiyon na may pinakamahina na magnetic field.
Ang magnetic field ng Earth ay maaaring kumilos bilang antimatter traps. Ang mga antiproton ay natagpuan sa ilang mga zone sa paligid ng Earth - ang Van Allen radiation belt.
Maaaring mahulog ang antimatter (literal)
Ang mga particle ng matter at antimatter ay may parehong masa, ngunit naiiba sa mga katangian tulad ng electric charge at spin. hinuhulaan na ang gravity ay dapat magkaroon ng parehong epekto sa bagay at antimatter, gayunpaman ito ay nananatiling tiyak na nakikita. Ginagawa ito ng mga eksperimento tulad ng AEGIS, ALPHA at GBAR.
Ang pagmamasid sa gravitational effect sa antimatter ay hindi kasingdali ng panonood ng isang mansanas na nahulog mula sa isang puno. Nangangailangan ang mga eksperimentong ito na panatilihing nakakulong ang antimatter o pinapabagal ito sa pamamagitan ng paglamig nito sa mga temperaturang mas mataas lang sa absolute zero. At dahil ang gravity ang pinakamahina sa mga pangunahing pwersa, dapat gumamit ang mga physicist ng mga neutral na partikulo ng antimatter sa mga eksperimentong ito upang maiwasan ang pakikipag-ugnayan sa mas malakas na puwersa ng kuryente.
Pinag-aaralan ang antimatter sa mga particle moderator
Narinig mo na ba ang mga particle accelerator, ngunit narinig mo ba ang mga particle moderator? Ang CERN ay may isang makina na tinatawag na Antiproton Decelerator, kung saan ang mga antiproton ay nakulong at bumagal upang pag-aralan ang kanilang mga katangian at pag-uugali.
Sa mga particle accelerator ring tulad ng Large Hadron Collider, ang mga particle ay nakakakuha ng energetic boost sa tuwing makumpleto nila ang isang bilog. Ang mga moderator ay gumagana sa kabaligtaran na paraan: sa halip na ikalat ang mga particle, sila ay itinutulak sa kabaligtaran na direksyon.
Ang mga neutrino ay maaaring maging kanilang sariling mga antiparticle
Ang isang particle ng matter at ang anti-material na kasosyo nito ay nagdadala ng magkasalungat na singil, na ginagawang madaling makilala sa pagitan ng mga ito. Ang mga neutrino, halos walang massless na mga particle na bihirang makipag-ugnayan sa matter, ay walang bayad. Naniniwala ang mga siyentipiko na maaaring sila ay isang hypothetical na klase ng mga particle na kanilang sariling mga antiparticle.
Ang mga proyekto tulad ng Majorana Demonstrator at EXO-200 ay naglalayon na matukoy kung ang mga neutrino ay talagang Majorana particle sa pamamagitan ng pagmamasid sa gawi ng tinatawag na neutrinoless double beta decay.
Ang ilang radioactive nuclei ay nabubulok nang sabay-sabay, na naglalabas ng dalawang electron at dalawang neutrino. Kung ang mga neutrino ay kanilang sariling mga antiparticle, sila ay magwawasak pagkatapos ng isang binary decay, na iniiwan sa mga siyentipiko na mag-obserba lamang ng mga electron.
Ang paghahanap para sa Majorana neutrino ay maaaring makatulong na ipaliwanag kung bakit mayroong matter-antimatter asymmetry. Iminumungkahi ng mga physicist na ang Majorana neutrino ay maaaring mabigat o magaan. Ang mga baga ay umiiral sa ating panahon, at ang mga mabibigat ay umiral kaagad pagkatapos ng Big Bang. Ang mabibigat na Majorana neutrino ay naagnas nang walang simetriko, na nagresulta sa isang maliit na dami ng bagay na pumuno sa ating Uniberso.
Ang antimatter ay ginagamit sa gamot
Ang PET, PET (Positron Emission Topography) ay gumagamit ng mga positron upang makagawa ng mga larawang may mataas na resolution ng katawan. Ang positron-emitting radioactive isotopes (tulad ng mga nakita namin sa mga saging) ay nakakabit sa mga kemikal tulad ng glucose na nasa katawan. Ang mga ito ay iniksyon sa daluyan ng dugo, kung saan sila ay natural na nabubulok, na naglalabas ng mga positron. Ang mga iyon naman, ay nakakatugon sa mga electron ng katawan at nagwawasak. Ang paglipol ay gumagawa ng mga gamma ray na ginagamit upang bumuo ng imahe.
Ang mga siyentipiko mula sa ACE Project sa CERN ay nag-aaral ng antimatter bilang isang potensyal na kandidato para sa paggamot sa kanser. Naisip na ng mga doktor na maaari nilang idirekta ang mga sinag ng mga particle sa mga tumor na naglalabas ng kanilang enerhiya pagkatapos lamang nilang maipasa ang malusog na tisyu. Ang paggamit ng mga antiproton ay magdaragdag ng dagdag na pagsabog ng enerhiya. Ang pamamaraan na ito ay napatunayang epektibo sa pagpapagamot ng mga hamster, ngunit hindi pa nasusuri sa mga tao.
Ang antimatter ay maaaring nakatago sa kalawakan
Isa sa mga paraan na sinusubukan ng mga siyentipiko na lutasin ang problema sa matter-antimatter asymmetry ay ang paghahanap ng antimatter na natitira mula sa Big Bang.
Ang Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) ay isang particle detector na matatagpuan sa International Space Station na naghahanap ng mga naturang particle. Ang AMS ay naglalaman ng mga magnetic field na yumuko sa landas ng mga cosmic particle at naghihiwalay ng matter mula sa antimatter. Ang mga detektor nito ay dapat makakita at makilala ang mga naturang particle habang sila ay dumaan.
Ang mga banggaan ng cosmic ray ay karaniwang gumagawa ng mga positron at antiproton, ngunit ang posibilidad na lumikha ng isang antihelium atom ay nananatiling napakaliit dahil sa napakalaking dami ng enerhiya na kinakailangan para sa prosesong ito. Nangangahulugan ito na ang pagmamasid sa isang nucleolus lamang ng antihelium ay magiging makapangyarihang ebidensya para sa pagkakaroon ng napakalaking halaga ng antimatter sa ibang lugar sa uniberso.
Talagang natututo ang mga tao kung paano palakasin ang spacecraft gamit ang antimatter propellant
Ang kaunting antimatter lamang ay maaaring makagawa ng napakalaking halaga ng enerhiya, na ginagawa itong isang sikat na gasolina para sa mga futuristic na science fiction na barko.
Ang rocket propulsion sa antimatter ay hypothetically posible; ang pangunahing limitasyon ay ang pagkolekta ng sapat na antimatter upang magawa ito.
Sa ngayon, walang teknolohiya para sa mass production o koleksyon ng antimatter sa mga volume na kinakailangan para sa naturang aplikasyon. Gayunpaman, ang mga siyentipiko ay nagtatrabaho sa imitasyon ng naturang paggalaw at pag-iimbak ng napaka-antimatter na ito. Isang araw, kung makakahanap tayo ng paraan upang makagawa ng malalaking halaga ng antimatter, makakatulong ang kanilang pananaliksik na gawing katotohanan ang paglalakbay sa interstellar.
Nagmula sa symmetrymagazine.org
) para sa parehong mga particle at antiparticle. Nangangahulugan ito na ang istraktura ng antimatter ay dapat na magkapareho sa ordinaryong bagay.
Ang pagkakaiba sa pagitan ng bagay at antimatter ay posible lamang dahil sa mahinang pakikipag-ugnayan, gayunpaman, sa mga ordinaryong temperatura, ang mga mahihinang epekto ay bale-wala.
Kapag nag-interact ang matter at antimatter, nalipol ang mga ito, at nabubuo ang high-energy photon o particle-antiparticle pares. Kinakalkula na kapag ang 1 kg ng antimatter at 1 kg ng matter ay nag-interact, humigit-kumulang 1.8·10 17 joules ng enerhiya ang ilalabas, na katumbas ng enerhiya na inilabas sa panahon ng pagsabog ng 42.96 megatons ng TNT. Ang pinakamalakas na nuclear device na sumabog sa planeta, "Tsar bomb" (mass ~ 20 tons), ay katumbas ng 57 megatons. Dapat pansinin na ang tungkol sa 50% ng enerhiya sa panahon ng paglipol ng isang pares ng nucleon-antinucleon ay inilabas sa anyo ng mga neutrino, na halos hindi nakikipag-ugnayan sa bagay.
Napakaraming talakayan tungkol sa kung bakit ang nakikitang bahagi ng Uniberso ay halos binubuo lamang ng bagay at kung may iba pang mga lugar na puno, sa kabaligtaran, halos ganap na may antimatter; ngunit hanggang ngayon, ang naobserbahang kawalaan ng simetrya ng matter at antimatter sa uniberso ay isa sa pinakamalaking hindi nalutas na problema sa physics (tingnan ang Baryon asymmetry ng uniberso). Ipinapalagay na ang gayong malakas na kawalaan ng simetrya ay lumitaw sa mga unang bahagi ng isang segundo pagkatapos ng Big Bang.
Resibo
Ang unang bagay na ganap na binubuo ng mga antiparticle ay ang anti-deuteron na na-synthesize noong 1965; pagkatapos ay nakuha din ang mas mabibigat na antinuclei. Noong 1995, isang antihydrogen atom ang na-synthesize sa CERN, na binubuo ng isang positron at isang antiproton. Sa mga nagdaang taon, ang antihydrogen ay nakuha sa makabuluhang dami at ang isang detalyadong pag-aaral ng mga katangian nito ay nagsimula.
Presyo
Ang antimatter ay kilala bilang ang pinakamahal na substance sa Earth—isang pagtatantya ng NASA noong 2006 ay nagkakahalaga ng humigit-kumulang US$25 milyon upang makagawa ng isang milligram ng mga positron. Ang isang gramo ng antihydrogen ay nagkakahalaga ng $62.5 trilyon, ayon sa isang pagtatantya noong 1999. Ayon sa isang pagtatantya ng CERN noong 2001, ang produksyon ng isang bilyong bahagi ng isang gramo ng antimatter (ang dami na ginamit ng CERN sa mga banggaan ng particle-antiparticle sa loob ng sampung taon) ay nagkakahalaga ng ilang daang milyong Swiss franc.
Tingnan din
Mga Tala
Mga link
Wikimedia Foundation. 2010 .
Mga kasingkahulugan:Tingnan kung ano ang "Antimatter" sa iba pang mga diksyunaryo:
Antimatter... Spelling Dictionary
antimatter- antimatter/, a/… pinagsanib. Hiwalay. Sa pamamagitan ng isang gitling.
NGUNIT; cf. Phys. Materya na binuo mula sa mga antiparticle. ◁ Antimaterial, naku, naku. * * * Ang antimatter ay bagay na binuo mula sa mga antiparticle. Ang nuclei ng antimatter atoms ay binubuo ng mga antiproton at antineutron, at ang mga atomic shell ay binubuo ng mga positron. encyclopedic Dictionary
Ang ANTI-MATTER Matter ay binubuo ng mga anti-particles. Ang nuclei ng antimatter atoms ay binubuo ng mga antiproton at antineutron, at ang papel ng mga electron ay ginagampanan ng mga positron. Ipinapalagay na sa mga unang sandali ng pagbuo ng Uniberso, antimatter at matter ... ... Modern Encyclopedia
Materya na binuo mula sa mga antiparticle. Ang nuclei ng antimatter atoms ay binubuo ng mga antiproton at antineutron, habang ang mga atomic shell ay binubuo ng mga positron. Ang mga akumulasyon ng antimatter sa uniberso ay hindi pa natuklasan. Sa mga naka-charge na particle accelerators na nakuha ... ... Malaking Encyclopedic Dictionary
ANTI-MATTER, isang substance na binubuo ng mga antiparticle, na kapareho ng mga ordinaryong particle sa lahat ng aspeto, maliban sa ELECTRIC CHARGE, SPIN AT MAGNETIC MOMENT, na may kabaligtaran silang sign. Kapag ang isang antiparticle, tulad ng isang positron... ... Pang-agham at teknikal na encyclopedic na diksyunaryo
ikasal Materya na nabuo mula sa mga antiparticle (sa pisika). Explanatory Dictionary of Ephraim. T. F. Efremova. 2000... Modernong paliwanag na diksyunaryo ng wikang Ruso na Efremova
Materya na binuo mula sa mga antiparticle. Ang nuclei ng mga atomo sa va ay binubuo ng mga proton at neutron, at ang mga electron ay bumubuo sa mga shell ng mga atomo. Sa A. nuclei ay binubuo ng mga antiproton at antineutron, at ang lugar ng mga electron sa kanilang mga shell ay inookupahan ng mga positron. Ayon sa moderno mga teorya, lason... Pisikal na Encyclopedia
Umiiral., bilang ng mga kasingkahulugan: 1 antimatter (2) ASIS Synonym Dictionary. V.N. Trishin. 2013... diksyunaryo ng kasingkahulugan
ANTIMATTER- bagay na binubuo ng (tingnan). Ang tanong ng pagkalat ng A. sa Uniberso ay bukas pa rin ... Mahusay na Polytechnic Encyclopedia
Mga libro
- Universe sa rearview mirror. Kanan kamay ba ang Diyos? O nakatagong simetrya, antimatter at ang Higgs boson, ni Dave Goldberg. Ayaw ng physics? Hindi mo lang nabasa ang mga libro ni Dave Goldberg! Ipakikilala sa iyo ng aklat na ito ang isa sa mga pinaka nakakaintriga na paksa sa modernong pisika, ang mga pangunahing simetriko. Sa katunayan, sa aming magagandang ...
- Universe sa rearview mirror. Kanan kamay ba ang Diyos? O nakatagong simetrya, antimatter at boson, si Dave Goldberg. Ayaw ng physics? Hindi mo lang nabasa ang mga libro ni Dave Goldberg! Ipakikilala sa iyo ng aklat na ito ang isa sa mga pinaka nakakaintriga na paksa sa modernong pisika - mga pangunahing simetriko. Pagkatapos ng lahat, sa aming…
Ecology of Cognition: Ang antimatter ay matagal nang paksa ng science fiction. Sa aklat at pelikula ng Angels & Demons, sinubukan ni Propesor Langdon na iligtas ang Vatican mula sa isang antimatter bomb. Gumagamit ang Star Trek Enterprise spacecraft ng isang engine batay sa
Ang antimatter ay matagal nang paksa ng science fiction. Sa aklat at pelikula ng Angels & Demons, sinubukan ni Propesor Langdon na iligtas ang Vatican mula sa isang antimatter bomb. Ang Star Trek spacecraft Enterprise ay gumagamit ng annihilating antimatter engine upang maglakbay nang mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag. Ngunit ang antimatter ay paksa rin ng ating realidad. Ang mga partikulo ng antimatter ay halos magkapareho sa kanilang mga materyal na katapat, maliban na sila ay nagdadala ng magkasalungat na singil at umiikot. Kapag ang antimatter ay nakakatugon sa bagay, sila ay agad na nagwawasak sa enerhiya, at ito ay hindi na kathang-isip.
Bagama't hindi pa posible ang mga antimatter bomb at mga barkong nakabatay sa parehong gasolina sa pagsasanay, maraming mga katotohanan tungkol sa antimatter na magugulat sa iyo o magbibigay-daan sa iyo na magsipilyo sa kung ano ang alam mo na.
Dapat Nawasak ng 1 Antimatter ang Lahat ng Materya sa Uniberso Pagkatapos ng Big Bang
Ayon sa teorya, ang Big Bang ay lumikha ng matter at antimatter sa pantay na dami. Kapag nagkita sila, may mutual annihilation, annihilation, at puro enerhiya na lang ang natitira. Batay dito, hindi tayo dapat umiral.
Ngunit tayo ay umiiral. At sa pagkakaalam ng mga physicist, ito ay dahil sa bawat bilyong pares ng matter-antimatter ay mayroong isang dagdag na particle ng matter. Sinusubukan ng mga physicist ang kanilang makakaya upang ipaliwanag ang kawalaan ng simetrya na ito.
2 Mas Malapit sa Iyo ang Antimatter kaysa Inaakala Mo
Ang maliliit na halaga ng antimatter ay patuloy na umuulan sa Earth sa anyo ng mga cosmic ray, masiglang mga particle mula sa kalawakan. Ang mga antimatter particle na ito ay umaabot sa ating kapaligiran sa mga antas mula isa hanggang mahigit isang daan kada metro kuwadrado. Ang mga siyentipiko ay mayroon ding katibayan na ang antimatter ay ginagawa sa panahon ng mga bagyo.
Mayroong iba pang mga mapagkukunan ng antimatter na mas malapit sa atin. Ang mga saging, halimbawa, ay bumubuo ng antimatter sa pamamagitan ng paglabas ng isang positron - ang antimatter na katumbas ng isang electron - halos isang beses bawat 75 minuto. Ito ay dahil ang mga saging ay naglalaman ng maliit na halaga ng potassium-40, isang natural na nagaganap na isotope ng potassium. Ang pagkabulok ng potassium-40 kung minsan ay gumagawa ng isang positron.
Ang ating katawan ay naglalaman din ng potassium-40, na nangangahulugang naglalabas ka rin ng mga positron. Ang antimatter ay agad na nawawasak kapag nadikit sa materya, kaya ang mga antimatter na particle na ito ay hindi nabubuhay nang napakatagal.
3 Mga Tao ang Nakagawa ng Napakakaunting Antimatter
Ang paglipol ng antimatter at matter ay may potensyal na maglabas ng napakalaking enerhiya. Ang isang gramo ng antimatter ay maaaring gumawa ng pagsabog na kasing laki ng isang bombang nuklear. Gayunpaman, ang mga tao ay hindi nakagawa ng maraming antimatter, kaya walang dapat ikatakot.
Ang lahat ng mga antiproton na nilikha sa Tevatron particle accelerator ng Fermi Laboratory ay halos 15 nanograms. Ang CERN ay nakagawa lamang ng humigit-kumulang 1 nanogram hanggang sa kasalukuyan. Sa DESY sa Germany - hindi hihigit sa 2 nanograms ng positrons.
Kung ang lahat ng antimatter na nilikha ng mga tao ay agad na nawasak, ang enerhiya nito ay hindi magiging sapat upang pakuluan ang isang tasa ng tsaa.
Ang problema ay nakasalalay sa kahusayan at gastos ng paggawa at pag-iimbak ng antimatter. Ang paggawa ng 1 gramo ng antimatter ay nangangailangan ng humigit-kumulang 25 milyong kilowatt-hour ng enerhiya at nagkakahalaga ng mahigit isang milyong bilyong dolyar. Hindi nakakagulat na minsan ang antimatter ay kasama sa listahan ng sampung pinakamahal na sangkap sa ating mundo.
4. Mayroong isang bagay bilang isang antimatter trap.
Upang pag-aralan ang antimatter, kailangan mong pigilan ito mula sa paglipol sa bagay. Nakahanap ang mga siyentipiko ng ilang paraan upang gawin ito.
Ang mga naka-charge na particle ng antimatter, tulad ng mga positron at antiproton, ay maaaring maimbak sa tinatawag na Penning traps. Para silang maliliit na particle accelerators. Sa loob ng mga ito, ang mga particle ay gumagalaw sa isang spiral habang ang mga magnetic at electric field ay pumipigil sa kanila mula sa pagbangga sa mga dingding ng bitag.
Gayunpaman, ang Penning traps ay hindi gumagana para sa mga neutral na particle tulad ng antihydrogen. Dahil wala silang singil, ang mga particle na ito ay hindi maaaring limitado ng mga electric field. Ang mga ito ay inilalagay sa Ioffe traps na gumagana sa pamamagitan ng paglikha ng isang rehiyon ng espasyo kung saan lumalakas ang magnetic field sa lahat ng direksyon. Ang mga partikulo ng antimatter ay natigil sa rehiyon na may pinakamahina na magnetic field.
Ang magnetic field ng Earth ay maaaring kumilos bilang antimatter traps. Ang mga antiproton ay natagpuan sa ilang mga zone sa paligid ng Earth - ang Van Allen radiation belt.
5. Maaaring mahulog ang antimatter (literal)
Ang mga particle ng matter at antimatter ay may parehong masa, ngunit naiiba sa mga katangian tulad ng electric charge at spin. Ang Standard Model ay hinuhulaan na ang gravity ay dapat magkaroon ng parehong epekto sa bagay at antimatter, ngunit ito ay nananatiling sigurado. Ginagawa ito ng mga eksperimento tulad ng AEGIS, ALPHA at GBAR.
Ang pagmamasid sa gravitational effect sa antimatter ay hindi kasingdali ng panonood ng isang mansanas na nahulog mula sa isang puno. Nangangailangan ang mga eksperimentong ito na panatilihing nakakulong ang antimatter o pinapabagal ito sa pamamagitan ng paglamig nito sa mga temperaturang mas mataas lang sa absolute zero. At dahil ang gravity ang pinakamahina sa mga pangunahing pwersa, dapat gumamit ang mga physicist ng mga neutral na partikulo ng antimatter sa mga eksperimentong ito upang maiwasan ang pakikipag-ugnayan sa mas malakas na puwersa ng kuryente.
6. Ang antimatter ay pinag-aaralan sa mga particle moderator
Narinig mo na ba ang mga particle accelerator, ngunit narinig mo ba ang mga particle moderator? Ang CERN ay may isang makina na tinatawag na Antiproton Decelerator, kung saan ang mga antiproton ay nakulong at bumagal upang pag-aralan ang kanilang mga katangian at pag-uugali.
Sa mga particle accelerator ring tulad ng Large Hadron Collider, ang mga particle ay nakakakuha ng energetic boost sa tuwing makumpleto nila ang isang bilog. Ang mga moderator ay gumagana sa kabaligtaran na paraan: sa halip na ikalat ang mga particle, sila ay itinutulak sa kabaligtaran na direksyon.
Ang 7 Neutrino ay Maaaring Maging Sarili Nila Ang mga Antiparticle
Ang isang particle ng matter at ang anti-material na kasosyo nito ay nagdadala ng magkasalungat na singil, na ginagawang madaling makilala sa pagitan ng mga ito. Ang mga neutrino, halos walang massless na mga particle na bihirang makipag-ugnayan sa matter, ay walang bayad. Naniniwala ang mga siyentipiko na maaaring sila ay mga Majorana particle, isang hypothetical na klase ng mga particle na kanilang sariling antiparticle.
Ang mga proyekto tulad ng Majorana Demonstrator at EXO-200 ay naglalayon na matukoy kung ang mga neutrino ay talagang Majorana particle sa pamamagitan ng pagmamasid sa gawi ng tinatawag na neutrinoless double beta decay.
Ang ilang radioactive nuclei ay nabubulok nang sabay-sabay, na naglalabas ng dalawang electron at dalawang neutrino. Kung ang mga neutrino ay kanilang sariling mga antiparticle, sila ay magwawasak pagkatapos ng isang binary decay, na iniiwan sa mga siyentipiko na mag-obserba lamang ng mga electron.
Ang paghahanap para sa Majorana neutrino ay maaaring makatulong na ipaliwanag kung bakit mayroong matter-antimatter asymmetry. Iminumungkahi ng mga physicist na ang Majorana neutrino ay maaaring mabigat o magaan. Ang mga baga ay umiiral sa ating panahon, at ang mga mabibigat ay umiral kaagad pagkatapos ng Big Bang. Ang mabibigat na Majorana neutrino ay naagnas nang walang simetriko, na nagresulta sa isang maliit na dami ng bagay na pumuno sa ating Uniberso.
8 Ang Antimatter ay Ginagamit Sa Medisina
Ang PET, PET (Positron Emission Topography) ay gumagamit ng mga positron upang makagawa ng mga larawang may mataas na resolution ng katawan. Ang positron-emitting radioactive isotopes (tulad ng mga nakita namin sa mga saging) ay nakakabit sa mga kemikal tulad ng glucose na nasa katawan. Ang mga ito ay iniksyon sa daluyan ng dugo, kung saan sila ay natural na nabubulok, na naglalabas ng mga positron. Ang mga iyon naman, ay nakakatugon sa mga electron ng katawan at nagwawasak. Ang paglipol ay gumagawa ng mga gamma ray na ginagamit upang bumuo ng imahe.
Ang mga siyentipiko mula sa ACE Project sa CERN ay nag-aaral ng antimatter bilang isang potensyal na kandidato para sa paggamot sa kanser. Naisip na ng mga doktor na maaari nilang idirekta ang mga sinag ng mga particle sa mga tumor na naglalabas ng kanilang enerhiya pagkatapos lamang nilang maipasa ang malusog na tisyu. Ang paggamit ng mga antiproton ay magdaragdag ng dagdag na pagsabog ng enerhiya. Ang pamamaraan na ito ay napatunayang epektibo sa pagpapagamot ng mga hamster, ngunit hindi pa nasusuri sa mga tao.
9 Ang Antimatter ay Maaaring Nakatago sa Kalawakan
Isa sa mga paraan na sinusubukan ng mga siyentipiko na lutasin ang problema sa matter-antimatter asymmetry ay ang paghahanap ng antimatter na natitira mula sa Big Bang.
Ang Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) ay isang particle detector na matatagpuan sa International Space Station na naghahanap ng mga naturang particle. Ang AMS ay naglalaman ng mga magnetic field na yumuko sa landas ng mga cosmic particle at naghihiwalay ng matter mula sa antimatter. Ang mga detektor nito ay dapat makakita at makilala ang mga naturang particle habang sila ay dumaan.
Ang mga banggaan ng cosmic ray ay karaniwang gumagawa ng mga positron at antiproton, ngunit ang posibilidad na lumikha ng isang antihelium atom ay nananatiling napakaliit dahil sa napakalaking dami ng enerhiya na kinakailangan para sa prosesong ito. Nangangahulugan ito na ang pagmamasid sa isang nucleolus lamang ng antihelium ay magiging makapangyarihang ebidensya para sa pagkakaroon ng napakalaking halaga ng antimatter sa ibang lugar sa uniberso.
10 Tao ang Talagang Natututo Kung Paano Palakasin ang Spacecraft Gamit ang Antimatter Fuel
Ang kaunting antimatter lamang ay maaaring makagawa ng napakalaking halaga ng enerhiya, na ginagawa itong isang sikat na gasolina para sa mga futuristic na science fiction na barko.
Ang rocket propulsion sa antimatter ay hypothetically posible; ang pangunahing limitasyon ay ang pagkolekta ng sapat na antimatter upang magawa ito.
Sa ngayon, walang teknolohiya para sa mass production o koleksyon ng antimatter sa mga volume na kinakailangan para sa naturang aplikasyon. Gayunpaman, ang mga siyentipiko ay nagtatrabaho sa imitasyon ng naturang paggalaw at pag-iimbak ng napaka-antimatter na ito. Isang araw, kung makakahanap tayo ng paraan upang makagawa ng malalaking halaga ng antimatter, makakatulong ang kanilang pananaliksik na gawing katotohanan ang paglalakbay sa interstellar. inilathala