antihmota je věcí sci-fi. V knize a filmu Andělé a démoni se profesor Langdon snaží zachránit Vatikán před bombou antihmoty. Star Trek je starship Enterprise používá záležitost antihmoty Annihilation pohon pro rychlejší než lehké cestování.
ale antihmota je také věcí reality. Částice antihmoty jsou téměř totožné s jejich protějšky, kromě toho, že nesou opačný náboj a rotaci. Když se antihmota setká s hmotou, okamžitě zničí energii.,
zatímco antihmotové bomby a kosmické lodě poháněné antihmotou jsou přitažené za vlasy, stále existuje mnoho faktů o antihmotě, které polechtají vaše mozkové buňky.
1. Antihmota měla zničit celou hmotu ve vesmíru po Velkém třesku.
podle teorie měl velký třesk vytvořit hmotu a antihmotu ve stejných množstvích. Když se setkají hmota a antihmota, zničí se a nezanechávají za sebou nic jiného než energii., Takže v zásadě by nikdo z nás neměl existovat.
ale my ano. A pokud to fyzici poznají, je to jen proto, že na konci byla jedna částice hmoty navíc pro každou miliardu párů hmoty-antihmoty. Fyzici se usilovně snaží vysvětlit tuto asymetrii.
2. Antihmota je Vám bližší, než si myslíte.
malé množství antihmoty neustále prší na Zemi ve formě kosmických paprsků, energetických částic z vesmíru., Tyto částice antihmoty dosahují naší atmosféry rychlostí od méně než jednoho na metr čtvereční až po více než 100 na metr čtvereční. Vědci také viděli důkazy o produkci antihmoty nad bouřkami.
ale jiné zdroje antihmoty jsou ještě blíže k domovu. Například banány produkují antihmotu a uvolňují jeden pozitron – ekvivalent antihmoty elektronu – asi každých 75 minut. K tomu dochází, protože banány obsahují malé množství draslíku-40, přirozeně se vyskytujícího izotopu draslíku. Jak se draslík-40 rozpadá, občas vyplivne pozitron v procesu.,
naše těla také obsahují draslík-40, což znamená, že pozitrony jsou také emitovány od vás. Antihmota se okamžitě zničí při kontaktu s hmotou, takže tyto částice antihmoty jsou velmi krátkodobé.
3. Lidé vytvořili jen malé množství antihmoty.
zničení antihmoty má potenciál uvolnit obrovské množství energie. Gram antihmoty by mohl způsobit výbuch velikosti jaderné bomby., Lidé však vyprodukovali jen nepatrné množství antihmoty.
všechny antiprotony vytvořené v urychlovači částic Fermilab Tevatron přidávají až 15 nanogramů. Ty vyrobené v CERN činí asi 1 nanogram. V DESY v Německu bylo dosud vyrobeno přibližně 2 nanogramy pozitronů.
Pokud by všechny antihmoty, které kdy lidé vyrobili, byly zničeny najednou, produkovaná energie by ani nestačila vařit šálek čaje.
problém spočívá v efektivitě a nákladech na výrobu a skladování antihmoty., Výroba 1 gramu antihmoty by vyžadovala přibližně 25 milionů kilowatthodin energie a stála více než milion miliard dolarů.
4. Existuje něco jako antihmota.
Chcete-li studovat antihmotu, musíte zabránit jejímu zničení hmotou. Vědci vytvořili způsoby, jak to udělat.
nabité částice antihmoty, jako jsou pozitrony a antiprotony, mohou být drženy v zařízeních zvaných Penning traps., Ty jsou srovnatelné s malými urychlovači. Uvnitř se částice točí kolem, protože magnetické a elektrické pole jim brání v kolizi se stěnami pasti.
ale pasti na tužky nebudou fungovat na neutrálních částicích, jako je antihydrogen. Protože nemají žádný náboj, nemohou být tyto částice omezeny elektrickými poli. Místo toho jsou drženy v pasti Ioffe, které pracují vytvořením oblasti prostoru, kde se magnetické pole zvětšuje ve všech směrech. Částice se zachytí v oblasti s nejslabším magnetickým polem, podobně jako mramor válcování kolem spodní části mísy.,
magnetické pole Země může také působit jako druh antihmoty. Antiprotony byly nalezeny v oblastech kolem země zvané Van Allen radiační pásy.
5. Antihmota může spadnout.
antihmota a částice hmoty mají stejnou hmotnost, ale liší se vlastnostmi, jako je elektrický náboj a spin. Standardní Model předpovídá, že gravitace by měla mít stejný účinek na hmotu a antihmotu; to však ještě nebylo vidět., Experimenty jako AEGIS, ALPHA a GBAR jsou těžké v práci se snaží zjistit.
pozorování vlivu gravitace na antihmotu není tak snadné jako sledování pádu jablka ze stromu. Tyto experimenty musí držet antihmotu v pasti nebo ji zpomalit ochlazením na teploty těsně nad absolutní nulou. A protože gravitace je nejslabší ze základních sil, musí fyzici v těchto experimentech používat neutrální částice antihmoty, aby zabránili rušení silnější elektrickou silou.,
6. Antihmota je studována v zpomalovačích částic.
slyšeli jste o urychlovačích částic, ale věděli jste, že existují také zpomalovače částic? CERN sídlí stroj nazvaný antiproton Decelerator, úložný kroužek, který dokáže zachytit a zpomalit antiprotony ke studiu jejich vlastností a chování.
v urychlovačích kruhových částic, jako je Large Hadron Collider, částice dostanou kop energie pokaždé, když dokončí rotaci., Zpomalovače pracují v opačném směru; namísto zvýšení energie částice dostanou kop zpět, aby zpomalily své rychlosti.
7. Neutrina mohou být jejich vlastní antičástice.
částice hmoty a její partner antihmoty nesou opačné náboje, což je snadno rozlišuje. Neutrina, téměř bez hmotnostní částice, které zřídka interagují s hmotou, nemají žádný náboj., Vědci se domnívají, že mohou být Majorana částice, hypotetické třídy částic, které jsou jejich vlastní antičástice.
projekty, jako je demonstrátor Majorana a EXO-200, jsou zaměřeny na určení, zda neutrina jsou částice Majorana hledáním chování zvaného neutrinolový dvojitě beta rozpad.
některá radioaktivní jádra se současně rozpadají a uvolňují dva elektrony a dvě neutrina. Pokud by neutrina byla jejich vlastní antičástice, po dvojitém rozpadu by se navzájem zničili a vědci by pozorovali pouze elektrony.,
nalezení neutrin Majorany by mohlo pomoci vysvětlit, proč existuje asymetrie antihmoty. Fyzici předpokládají, že Majorana neutrina může být buď těžká nebo lehká. Ty lehké dnes existují a ty těžké by existovaly až po Velkém třesku. Tato těžká Majorana neutrina by se rozpadla asymetricky, což by vedlo k malému přebytku hmoty, který umožnil existenci našeho vesmíru.
8. Antihmota se používá v medicíně.,
PET (pozitronová emisní tomografie) používá pozitrony k výrobě obrazů těla s vysokým rozlišením. Radioaktivní izotopy emitující pozitron (jako ty, které se nacházejí v banánech) jsou připojeny k chemickým látkám, jako je glukóza, které tělo přirozeně používá. Tyto jsou injekčně do krevního řečiště, kde jsou přirozeně členěny, uvolňují pozitrony, které splňují elektronů v těle a zničit. Zničení produkují gama paprsky, které se používají k vytváření obrazů.,
vědci z projektu CERN ACE studovali antihmotu jako potenciálního kandidáta na léčbu rakoviny. Lékaři již zjistili, že se mohou zaměřit na nádory s paprsky částic, které uvolní svou energii až po bezpečném průchodu zdravou tkání. Použití antiprotonů přidává další výbuch energie. Bylo zjištěno, že tato technika je účinná v buňkách křečka, ale vědci dosud neprováděli studie v lidských buňkách.
9., Antihmota, která nám měla zabránit v existenci, může stále číhat ve vesmíru.
jedním ze způsobů, jak se vědci snaží vyřešit problém asymetrie antihmoty-hmoty, je hledání antihmoty zbylé z velkého třesku.
alfa magnetický spektrometr je detektor částic, který sedí na Mezinárodní vesmírné stanici hledající tyto částice. AMS obsahuje magnetická pole, která ohýbají cestu kosmických částic a oddělují hmotu od antihmoty. Jeho detektory vyhodnocují a identifikují částice, jak procházejí.,
srážky kosmického paprsku běžně produkují pozitrony a antiprotony, ale pravděpodobnost vytvoření atomu antihelia je extrémně nízká kvůli obrovskému množství energie, které by vyžadovalo. To znamená, že pozorování dokonce jediného antiheliového jádra by bylo silným důkazem existence velkého množství antihmoty někde jinde ve vesmíru.
10. Lidé ve skutečnosti studují, jak pohánět kosmické lodě antihmotou.,
jen hrst antihmoty může produkovat obrovské množství energie, což z něj činí populární palivo pro Futuristická vozidla ve sci-fi.
raketový pohon antihmoty je hypoteticky možný; hlavním omezením je shromažďování dostatečného množství antihmoty, aby se to stalo.
v současné době Neexistuje žádná dostupná technologie, produkovat nebo sbírat antihmoty v objemu potřebného pro tuto aplikaci. Malý počet vědců však provedl simulační studie o pohonu a skladování., Patří mezi ně Ronan Keane a Wei-Ming Zhang, kteří pracovali na Western Reserve Academy a Kent State University, respektive Marc Weber a jeho kolegové na Washington State University. Jednoho dne, pokud dokážeme vymyslet způsob, jak vytvořit nebo shromáždit velké množství antihmoty, jejich studie by mohly pomoci mezihvězdné cestování poháněné antihmotou stát se realitou.