Viena įdomiausių šiuolaikinio mokslo užduočių – atskleisti visatos paslaptis. Yra žinoma, kad viskas pasaulyje susideda iš materijos arba substancijos. Tačiau, remiantis mokslininkų prielaidomis, Didžiojo sprogimo momentu susidarė ne tik medžiaga, sudaranti visus supančio pasaulio objektus, bet ir vadinamoji antimedžiaga, antimedžiaga, taigi ir antidalelės. reikalas.
Elektrono antidalelė
Pirmoji antidalelė, kurios egzistavimas buvo nuspėtas ir vėliau moksliškai įrodytas, buvo pozitronas.
Norint suprasti šios antidalelės kilmę, verta atsižvelgti į atomo struktūrą. Yra žinoma, kad atomo branduolyje yra protonų (teigiamai įkrautų dalelių) ir neutronų (dalelių, kurios neturi krūvio). Jo orbitomis cirkuliuoja elektronai – dalelės, turinčios neigiamą elektros krūvį.
Pozitronas yra elektrono antidalelė. Jis turi teigiamą krūvį. Fizikoje pozitrono simbolis atrodo taip: e+ (simbolis naudojamas elektronui žymėti yrae-). Ši antidalelė atsiranda dėl radioaktyvaus skilimo.
Kuo pozitronas skiriasi nuo protono?
Pozitrono krūvis yra teigiamas, todėl jo skirtumas nuo elektrono ir neutrono yra akivaizdus. Tačiau protonas, skirtingai nei elektronas ir neutronas, taip pat turi teigiamą krūvį. Kai kurie žmonės daro klaidą manydami, kad pozitronas ir protonas iš esmės yra tas pats dalykas.
Skirtumas tas, kad protonas yra dalelė, medžiagos, materijos, sudarančios mūsų pasaulį, dalis, kuri yra kiekvieno atomo branduolio dalis. Pozitronas yra elektrono antidalelė. Tai neturi nieko bendra su protonu, išskyrus teigiamą krūvį.
Kas atrado pozitroną?
Pirmą kartą pozitrono egzistavimą pasiūlė anglų fizikas Paulas Diracas 1928 m. Jo hipotezė buvo ta, kad teigiamą krūvį turinti antidalelė atitinka elektroną. Be to, Diracas pasiūlė, kad, susitikus, abi dalelės išnyktų, o proceso metu išskirs daug energijos. Kita jo hipotezė buvo ta, kad vyksta atvirkštinis procesas, kurio metu atsiranda elektronas ir dalelė, kurie jam yra atvirkštiniai. Nuotraukoje pavaizduoti elektrono pėdsakai ir jo antidalelės
Po kelerių metų fizikas Carlas Andersonas (JAV), fotografuodamas daleles debesų kamera ir tyrinėdamas jų pėdsakus, aptiko dalelių, panašių į elektronus, pėdsakus. Tačiau vėžės turėjo atvirkštinį kreivumą nuo magnetinio lauko. Todėl jų krūvis buvo teigiamas. Dalelių krūvio ir masės santykis buvo toks pat kaip elektrono. Taigi Dirako teorija buvo patvirtinta eksperimentiškai. Andersonas davėŠi antidalelė vadinama pozitronu. Už atradimą mokslininkas buvo apdovanotas Nobelio fizikos premija.
Sujungta elektronų ir pozitronų sistema vadinama „pozitroniu“.
Sunaikinti
Sąvoka „sunaikinimas“verčiama kaip „dingimas“arba „sunaikinimas“. Kai Paulas Diracas pasiūlė, kad susidūrimo metu išnyks dalelės elektronas ir elektrono antidalelė, buvo kalbama apie jų sunaikinimą. Kitaip tariant, šis terminas apibūdina materijos ir antimedžiagos sąveikos procesą, lemiantį jų abipusį išnykimą ir energijos išteklių išsiskyrimą šio proceso metu. Iš esmės materija nesunaikinama, ji tik pradeda egzistuoti kitokia forma.
Elektronui ir pozitronui susidūrus, susidaro fotonai – elektromagnetinės spinduliuotės kvantai. Jie neturi nei įkrovos, nei ramybės masės.
Taip pat yra atvirkštinis procesas, vadinamas „poros gimimu“. Šiuo atveju dalelė ir antidalelė atsiranda dėl elektromagnetinės ar kitos sąveikos.
Net kai vienas pozitronas ir vienas elektronas susiduria, energija išsiskiria. Užtenka įsivaizduoti, prie ko prives daugelio dalelių susidūrimas su antidalelėmis. Žmonijos susinaikinimo energetinis potencialas yra neįkainojamas.
Antiprotonas ir antineutronas
Logiška manyti, kad kadangi elektrono antidalelė egzistuoja gamtoje, tai turėtų būti ir kitos pagrindinės dalelėsturi antidalelių. Antiprotonas ir antineutronas buvo aptikti atitinkamai 1955 ir 1956 m. Antiprotonas turi neigiamą krūvį, antineutronas neturi. Atviros antidalelės vadinamos antinukleonais. Taigi antimedžiaga turi tokią formą: atomų branduoliai susideda iš antinukleonų, o pozitronai skrieja aplink branduolį.
1969 m. SSRS buvo gautas pirmasis antihelio izotopas.
1995 m. CERN (Europos branduolinių tyrimų laboratorijoje) buvo sukurtas antivandenilis.
Animaterija ir jos reikšmė
Kaip buvo sakyta, elektronų, protonų ir neutronų antidalelės gali anihiliuoti su savo pradinėmis dalelėmis, sukurdamos energiją susidūrimo metu. Todėl šių reiškinių tyrimas yra labai svarbus įvairioms mokslo sritims.
Animatedijos gavimas yra labai ilgas, daug pastangų reikalaujantis ir brangus procesas. Tam statomi specialūs dalelių greitintuvai ir magnetinės gaudyklės, kurios turėtų sulaikyti susidariusią antimedžiagą. Antimedžiaga iki šiol yra pati brangiausia medžiaga.
Jei būtų galima pradėti gaminti antimedžiagą, žmonija būtų aprūpinta energija daugelį metų. Be to, antimedžiaga gali būti naudojama raketų kurui kurti, nes iš tikrųjų šis kuras būtų gautas tiesiog antimedžiagai kontaktuojant su bet kokia medžiaga.
Animateterijos grėsmė
Kaip ir daugelis žmogaus padarytų atradimų, elektronų ir nukleonų antidalelių atradimas gali sukelti žmonėmsrimta grėsmė. Visi žino atominės bombos galią ir sunaikinimą, kurį ji gali sukelti. Tačiau sprogimo galia medžiagai kontaktuojant su antimedžiaga yra milžiniška ir daug kartų didesnė už atominės bombos jėgą. Taigi, jei vieną dieną bus išrasta „antibomba“, žmonija atsidurs ant savęs sunaikinimo slenksčio.
Kokias išvadas galime padaryti?
- Visata sudaryta iš materijos ir antimedžiagos.
- Elektronų ir nukleonų antidalelės vadinamos „pozitronais“ir „antinukleonais“.
- Antidalelės turi priešingą krūvį.
- Materijos ir antimedžiagos susidūrimas veda į sunaikinimą.
- Susinaikinimo energija yra tokia didelė, kad ji gali būti naudinga žmogui ir kelti grėsmę jo egzistavimui.
