- Hva er antimaterie?
- Oppdagelse av antimaterie
- Antimaterie egenskaper
- Hvor finnes antimaterie?
- Hva er antimaterie for noe?
Vi forklarer hva antimaterie er, hvordan den ble oppdaget, dens egenskaper, forskjeller med materie og hvor den finnes.
Hva er antimaterie?
I partikkelfysikk er antimaterie typen materie som består avantipartikler, i stedet forpartikler vanlig. Det er en mindre hyppig type saken.
Antimaterie er veldig lik vanlig materie, den eneste forskjellen er i elektrisk ladning av partiklene og i noen kvantetall. Altså et antielektron, også kaltpositron, Det er antipartikkelen til elektronet, som har de samme egenskapene bortsett fra ladningen, som er positiv. Antinøytroner, på den annen side, er nøytrale (som nøytroner), men deres magnetiske momenter er motsatte. Til slutt skiller antiprotoner seg fra protoner ved at de er negativt ladet.
Ved å samhandle utsletter antimaterie og materie hverandre etter noen få øyeblikk, og frigjør enorme mengderEnergi i form av høyenergifotoner (gammastråler) og andre elementærpartikkel-antipartikkelpar.
I studier avfysisk Det skilles mellom partikler og antipartikler ved å bruke en horisontal strek (makro) over symbolene som tilsvarerproton (p),elektron (e) ognøytron (n).
Atomer som består av antipartikler eksisterer ikke naturlig i natur fordi de ville bli tilintetgjort med vanlig materie. Bare en svært liten mengde har blitt vellykket opprettet i eksperimenter rettet mot dannelsen av anti-atomer.
Oppdagelse av antimaterie
Eksistensen av antimaterie ble teoretisert i 1928 av den engelske fysikeren Paul Dirac (1902-1984) da han satte seg fore å formulere en matematisk ligning som kombinerte prinsippene for relativt Albert Einstein og kvantefysikk av Niels Bohr.
Dette vanskelige teoretiske arbeidet ble vellykket løst, og derfra ble konklusjonen oppnådd at det måtte være en partikkel analog med elektronet, men med en positiv elektrisk ladning. Denne første antipartikkelen ble kalt antielektron og det er kjent i dag at møtet med et vanlig elektron fører til gjensidig utslettelse og generering av fotoner (gammastråler).
Derfor var det mulig å tenke på eksistensen av antiprotoner og antinøytroner. Diracs teori ble bekreftet i 1932, da positroner ble oppdaget i samspillet mellom kosmiske stråler og vanlig materie.
Siden den gang har den gjensidige utslettelse av et elektron og et antielektron blitt observert. Møtet deres utgjør et system kjent som positronium, halveringstid aldri over 10-10 eller 10-7 sekunder.
Senere, i Berkeley-partikkelakseleratoren (California, 1955) var det mulig å produsere antiprotoner og antinøytroner gjennom høyenergi-atomkollisjoner, etter Einsteins formel for E = m.c2 (energi er lik masse av lysets hastighet kvadrat).
Tilsvarende ble det første antiatomet oppnådd i 1995 takket være European Organization for Nuclear Research (CERN). Disse europeiske fysikerne klarte å lage et antimaterie-hydrogen- eller antihydrogenatom, bygd opp av et positron som kretser rundt et antiproton.
Antimaterie egenskaper
Nyere forskning på antimaterie tyder på at den er like stabil som vanlig materie. Imidlertid er dens elektromagnetiske egenskaper omvendt til materiens.
Det var ikke lett å studere det i dybden, gitt de enorme økonomiske kostnadene som er forbundet med produksjonen i et laboratorium (ca. USD 62 500 millioner per milligram opprettet) og dens svært korte varighet.
Det mest vellykkede tilfellet med dannelse av antimaterie i laboratoriet varte i omtrent 16 minutter. Likevel har disse nylige erfaringene ført til intuisjonen om at materie og antimaterie kanskje ikke har nøyaktig samme egenskaper.
Hvor finnes antimaterie?
Dette er et av mysteriene til antimaterie, som det er mange mulige forklaringer på. De fleste av teoriene om opprinnelsen til univers godta at de eksisterte i begynnelsen proporsjoner lignende materie og antimaterie.
For øyeblikket ser imidlertid det observerbare universet ut til å være sammensatt utelukkende av vanlig materie. Mulige forklaringer på denne endringen peker på samspillet mellom materie og antimaterie med mørk materie, eller til en innledende asymmetri mellom mengden materie og antimaterie som produseres under det store smellet.
Det vi vet er at naturlige antipartikkelproduksjoner finner sted i Van Allen-ringene på planeten vår. Disse ringene befinner seg omtrent to tusen kilometer fra overflaten og reagerer på denne måten når gammastråler treffer atmosfære Ytre.
Denne antimaterie har en tendens til å klumpe seg sammen, siden det ikke er nok vanlig materie i den regionen til å utslette seg selv, og noen forskere tror at denne ressursen kan brukes til å "ekstrahere" antimaterie.
Hva er antimaterie for noe?
Antimaterie har ennå ikke mange praktiske bruksområder i menneskelige industrier, på grunn av den svært høye kostnader og det krevende teknologi som innebærer produksjon og håndtering. Imidlertid er visse applikasjoner allerede en realitet.
Det utføres for eksempel positronemisjonstomografi (PET), som har antydet at bruk av antiprotoner i kreftbehandling er mulig og kanskje mer effektiv enn dagens protonteknikker (strålebehandlinger).
Imidlertid er den viktigste anvendelsen av antimaterie som en kilde til Energi. I følge Einsteins ligninger frigjør utslettelse av materie og antimaterie så mye energi at et kilo materie / antimaterie som utsletter vil være ti milliarder ganger mer produktivt enn noen kjemisk reaksjon og ti tusen ganger mer enn kjernefysisk fisjon.
Hvis disse reaksjonene kan kontrolleres og utnyttes, vil alle bransjer og til og med transport endres. For eksempel kan ti milligram antimaterie drive et romfartøy opp til Mars.