Jedan od najzanimljivijih zadataka s kojima se susreće moderna znanost je razotkrivanje misterija svemira. Poznato je da se sve na svijetu sastoji od materije ili tvari. No, prema pretpostavkama znanstvenika, u trenutku Velikog praska nije nastala samo tvar koja čini sve objekte okolnog svijeta, već i takozvana antimaterija, antimaterija i, stoga, antičestice stvar.
Antičestica elektrona
Prva antičestica čije je postojanje bilo predviđeno i potom znanstveno dokazano bio je pozitron.
Da bismo razumjeli podrijetlo ove antičestice, vrijedi se osvrnuti na strukturu atoma. Poznato je da jezgra atoma sadrži protone (pozitivno nabijene čestice) i neutrone (čestice koje nemaju naboj). 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, pa 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 biti ista stvar.
Razlika je u tome što je proton čestica, dio tvari, materija koja čini naš svijet, koja je dio svake atomske jezgre. Pozitron je antičestica elektrona. Nema nikakve veze s protonom, osim pozitivnog naboja.
Tko je otkrio pozitron?
Po prvi put je postojanje pozitrona predložio engleski fizičar Paul Dirac 1928. godine. Njegova hipoteza bila je 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 zakrivljenost od magnetskog polja. Stoga je njihov naboj bio pozitivan. Omjer naboja čestice i mase bio je isti kao i kod elektrona. Tako je Diracova teorija eksperimentalno potvrđena. Anderson je daoOva antičestica naziva se pozitron. Za svoje otkriće, znanstvenik je dobio Nobelovu nagradu za fiziku.
Spregnuti sustav elektrona i pozitrona naziva se "pozitronij".
Anihilacija
Izraz "uništenje" preveden je 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 pojam opisuje proces interakcije između materije i antimaterije, što dovodi do njihovog međusobnog nestanka i oslobađanja energetskih resursa tijekom tog procesa. Kao takva, ne dolazi do uništenja materije, ona samo počinje postojati u drugom obliku.
Tijekom sudara elektrona i pozitrona nastaju fotoni - kvanti elektromagnetskog zračenja. Nemaju ni naboja ni mase mirovanja.
Postoji i obrnuti proces koji se naziva "rođenje para". U ovom slučaju, čestica i antičestica se pojavljuju kao rezultat elektromagnetske 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 s antičesticama. Energetski potencijal uništenja za čovječanstvo je neprocjenjiv.
Antiproton i antineutron
Logično je pretpostaviti da, budući da 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: jezgre atoma sastoje se od antinukleona, a pozitroni kruže oko jezgre.
1969. godine, prvi izotop antihelija dobiven je u SSSR-u.
U CERN-u (europski laboratorij za nuklearna istraživanja) 1995. godine razvijen je antivodik.
Dobivanje antimaterije i njenog značenja
Kao što je rečeno, antičestice elektrona, protona i neutrona mogu anihilirati svojim izvornim česticama, stvarajući energiju tijekom sudara. Stoga je proučavanje ovih pojava od velike važnosti za različita područja znanosti.
Dobivanje antimaterije izuzetno je dug, naporan i skup proces. Za to se grade posebni akceleratori čestica i magnetske zamke koje bi trebale zadržati nastalu antimateriju. Antimaterija je najskuplja tvar do sada.
Ako bi se proizvodnja antimaterije mogla pokrenuti, tada 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 jednostavno kontaktom antimaterije s bilo kojom tvari.
prijetnja antimaterije
Poput mnogih otkrića koje je napravio čovjek, otkriće antičestica elektrona i nukleona moglo bi ljudima predstavitiozbiljna prijetnja. Svi znaju snagu atomske bombe i uništenje koje može izazvati. Ali snaga eksplozije tijekom kontakta materije s antimaterijom je kolosalna i mnogo puta veća od snage atomske bombe. Dakle, ako se jednog dana izmisli "anti-bomba", čovječanstvo će se staviti na rub samouništenja.
Koje zaključke možemo izvući?
- Svemir se sastoji od materije i antimaterije.
- Antičestice elektrona i nukleona nazivaju 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 njezino postojanje.
