Jedan od najzanimljivijih zadataka sa kojima se suočava moderna nauka je razotkrivanje misterija svemira. Poznato je da se sve na svijetu sastoji od materije ili supstance. Ali, prema pretpostavkama naučnika, u trenutku Velikog praska nije formirana samo supstanca koja čini sve objekte okolnog sveta, već i takozvana antimaterija, antimaterija i, prema tome, antičestice stvar.
Antičestica elektrona
Prva antičestica čije je postojanje bilo predviđeno, a potom i naučno dokazano bio je pozitron.
Da bismo razumjeli porijeklo ove antičestice, vrijedi se osvrnuti na strukturu atoma. Poznato je da jezgro atoma sadrži protone (pozitivno nabijene čestice) i neutrone (čestice koje nemaju naboj). Po njegovim orbitama kruže elektroni - čestice s negativnim električnim nabojem.
Pozitron je antičestica elektrona. Ima pozitivan naboj. U fizici, simbol za pozitron izgleda ovako: e+ (simbol koji se koristi za označavanje elektrona jee-). Ova antičestica se pojavljuje kao rezultat radioaktivnog raspada.
Kako se pozitron razlikuje od protona?
Naboj pozitrona je pozitivan, tako da je njegova razlika od elektrona i neutrona očigledna. Ali proton, za razliku od elektrona i neutrona, također ima pozitivan naboj. Neki ljudi griješe vjerujući da su pozitron i proton u suštini ista stvar.
Razlika je u tome što je proton čestica, dio supstance, materije koja čini naš svijet, koja je dio svakog atomskog jezgra. Pozitron je antičestica elektrona. Nema nikakve veze sa protonom, osim pozitivnog naboja.
Ko je otkrio pozitron?
Prvi put je postojanje pozitrona predložio engleski fizičar Paul Dirac 1928. godine. Njegova hipoteza je bila da antičestica s pozitivnim nabojem odgovara elektronu. Osim toga, Dirac je sugerirao da će, nakon susreta, obje čestice nestati, oslobađajući pritom veliku količinu energije. Druga njegova hipoteza bila je da postoji inverzni proces u kojem se pojavljuju elektron i čestica koji su mu inverzni. Fotografija prikazuje tragove elektrona i njegovih antičestica
Nekoliko godina kasnije, fizičar Carl Anderson (SAD), fotografirajući čestice s komorom oblaka i proučavajući njihove tragove, otkrio je tragove čestica sličnih elektronima. Međutim, staze su imale obrnutu krivinu od magnetnog polja. Stoga je njihov naboj bio pozitivan. Odnos naboja čestice i mase bio je isti kao i kod elektrona. Tako je Diracova teorija eksperimentalno potvrđena. Anderson je daoOva antičestica se zove pozitron. Za svoje otkriće, naučnik je nagrađen Nobelovom nagradom za fiziku.
Upareni sistem elektrona i pozitrona naziva se "pozitronijum".
Anihilacija
Izraz "uništenje" je preveden kao "nestanak" ili "uništenje". Kada je Paul Dirac sugerirao da će elektron čestice i antičestica elektrona nestati u sudaru, mislilo se na njihovo uništenje. Drugim riječima, ovaj termin opisuje proces interakcije između materije i antimaterije, što dovodi do njihovog međusobnog nestanka i oslobađanja energetskih resursa tokom tog procesa. Kao takva, do uništenja materije ne dolazi, ona samo počinje da postoji u drugačijem obliku.
Tokom sudara elektrona i pozitrona nastaju fotoni - kvanti elektromagnetnog zračenja. Nemaju ni naboja ni mase mirovanja.
Postoji i obrnuti proces koji se zove "rođenje para". U ovom slučaju, čestica i antičestica se pojavljuju kao rezultat elektromagnetne ili druge interakcije.
Čak i kada se jedan pozitron i jedan elektron sudare, energija se oslobađa. Dovoljno je zamisliti do čega će dovesti sudar mnogih čestica sa antičesticama. Energetski potencijal uništenja za čovječanstvo je neprocjenjiv.
Antiproton i antineutron
Logično je pretpostaviti da pošto antičestica elektrona postoji u prirodi, onda bi druge fundamentalne čestice trebaleimaju antičestice. Antiproton i antineutron otkriveni su 1955. i 1956. godine. Antiproton ima negativan naboj, antineutron nema naboj. Otvorene antičestice nazivaju se antinukleoni. Dakle, antimaterija ima sljedeći oblik: jezgra atoma se sastoje od antinukleona, a pozitroni kruže oko jezgra.
1969. godine, prvi izotop antihelijuma je dobijen u SSSR-u.
1995. godine, antivodonik je razvijen u CERN-u (Evropska laboratorija za nuklearna istraživanja).
Dobijanje antimaterije i njenog značenja
Kao što je rečeno, antičestice elektrona, protona i neutrona su u stanju da anihiliraju svojim originalnim česticama, stvarajući energiju tokom sudara. Stoga je proučavanje ovih fenomena od velikog značaja za različite oblasti nauke.
Dobijanje antimaterije je izuzetno dug, naporan i skup proces. Za to se grade posebni akceleratori čestica i magnetne zamke koje bi trebale zadržati nastalu antimateriju. Antimaterija je najskuplja supstanca do sada.
Ako bi se proizvodnja antimaterije mogla pokrenuti, onda bi čovječanstvo bilo opskrbljeno energijom dugi niz godina. Osim toga, antimaterija bi se mogla koristiti za stvaranje raketnog goriva, jer bi se, zapravo, ovo gorivo dobilo jednostavnim kontaktom antimaterije sa bilo kojom supstancom.
Antimatter Threat
Poput mnogih otkrića koje je napravio čovjek, otkriće antičestica elektrona i nukleona može ljudima datiozbiljna pretnja. Svi znaju snagu atomske bombe i uništenje koje ona može izazvati. Ali snaga eksplozije tokom kontakta materije sa antimaterijom je kolosalna i mnogo puta veća od sile atomske bombe. Dakle, ako se jednog dana izmisli "anti-bomba", čovječanstvo će se staviti na rub samouništenja.
Koje zaključke možemo izvući?
- Univerzum se sastoji od materije i antimaterije.
- Antičestice elektrona i nukleona zovu se "pozitron" i "antinukleoni".
- Antičestice imaju suprotan naboj.
- Sudar materije i antimaterije dovodi do uništenja.
- Energija uništenja je toliko velika da može poslužiti i na dobrobit osobe i ugroziti njeno postojanje.
