Antimateria on tavaraa science fiction. Kirjassa ja elokuvassa Enkelit ja demonit professori Langdon yrittää pelastaa Vatikaanivaltion antimateriapommilta. Star Trekin tähtilaiva Enterprise käyttää materia-antimateria tuhoaminen käyttövoima nopeammin kuin valo matkustaa.
mutta antimateria on myös todellisuuden kamaa. Antimateriahiukkaset ovat lähes identtisiä ainetovereidensa kanssa, paitsi että niissä on vastakkainen varaus ja spin. Antimaterian kohdatessa Materiaa ne tuhoutuvat välittömästi energiaksi.,
Kun antimateria pommeja ja antimateria-powered avaruusaluksia ovat kaukaa haettu, on vielä monia faktoja antimateriaa, joka kutittaa aivoja soluja.
1. Antimaterian olisi pitänyt tuhota kaikki aine maailmankaikkeudessa alkuräjähdyksen jälkeen.
teorian Mukaan, big bang olisi luonut materiaa ja antimateriaa yhtä paljon. Kun Materia ja antimateriaa kohtaavat, ne tuhoutuvat jättäen jälkeensä vain energiaa., Joten periaatteessa kenenkään meistä ei pitäisi olla olemassa.
But we do. Fyysikkojen mukaan se johtuu vain siitä,-että jokaista miljardia ainetta, antimateriaparia, kohti oli yksi ylimääräinen ainehiukkanen. Fyysikot yrittävät kovasti selittää tätä epäsymmetriaa.
2. Antimateria on lähempänä kuin luuletkaan.
Pieniä määriä antimateriaa jatkuvasti sataa Maan päällä muodossa kosmiset säteet, energinen hiukkasia avaruuteen., Nämä antimateriahiukkaset saavuttavat ilmakehämme nopeudella, joka vaihtelee alle yhdestä neliömetristä yli 100 neliömetriin. Tutkijat ovat myös nähneet todisteita antimaterian tuotannosta ukkosmyrskyjen yläpuolella.
mutta muut antimaterialähteet ovat vielä lähempänä kotia. Esimerkiksi banaanit tuottavat antimateriaa vapauttaen yhden positronin-antimateriavastaavan elektronin-noin 75 minuutin välein. Tämä johtuu siitä, että banaanit sisältävät pienen määrän kaliumia-40, joka on luonnossa esiintyvä kaliumin isotooppi. Koska kalium-40 hajoaa, se sylkee välillä positronia prosessissa.,
kehomme sisältävät myös kalium-40: tä, eli positroneja lähtee sinustakin. Antimateriahilaatit annihiloituvat välittömästi kosketuksessa aineen kanssa, joten nämä antimateriahiukkaset ovat hyvin lyhytikäisiä.
3. Ihmiset ovat luoneet vain pienen määrän antimateriaa.
antimaterian annihilaatioilla on potentiaalia vapauttaa valtava määrä energiaa. Gramma antimateria voi aiheuttaa ydinpommin kokoisen räjähdyksen., Ihmiset ovat kuitenkin tuottaneet vain pienen määrän antimateria.
kaikki Fermilabin Tevatron-hiukkaskiihdyttimellä luodut antiprotonit sisältävät vain 15 nanogrammaa. Ne tehdään CERN määrä noin 1 nanogramma. Saksan DESYSSÄ positroneja on valmistettu tähän mennessä noin 2 nanogrammaa.
Jos kaikki ihmisten koskaan tekemä antimateriamateriaali tuhottaisiin kerralla, tuotettu energia ei edes riittäisi keittämään kupillista teetä.
ongelma on antimaterian tuotannon ja varastoinnin tehokkuudessa ja kustannuksissa., Joten 1 gramma antimateriaa vaatisi noin 25 miljoonaa miljardia kilowattituntia energiaa ja maksaa yli miljoona miljardia dollaria.
4. On olemassa antimaterian ansa.
opiskelemaan antimateria, sinun täytyy estää se lamaantuu kanssa asiasta. Tiedemiehet ovat luoneet tapoja tehdä juuri niin.
Ladattu antimateria hiukkasia, kuten positronit ja antiprotons voidaan pitää laitteita kutsutaan Raha ansoja., Nämä ovat verrattavissa pieniin kiihdyttimiin. Sisällä hiukkaset kiertyvät, kun magneettiset ja sähkökentät estävät niitä törmäämästä Ansan seinämiin.
mutta Kynimisansat eivät tehoa neutraaleihin hiukkasiin, kuten antihydrogeeniin. Koska niillä ei ole varausta, näitä hiukkasia ei voida rajoittaa sähkökentillä. Sen sijaan niitä pidetään Ioffe-ansoissa, jotka toimivat luomalla avaruuden alueen, jossa magneettikenttä kasvaa joka suuntaan. Hiukkanen juuttuu alueelle, jossa on heikoin magneettikenttä, aivan kuin kulhon pohjalla pyörivä marmori.,
Maan magneettikenttä voi toimia myös eräänlaisena antimaterialoukkuna. Antiprotoneja on löydetty vyöhykkeiltä, joita kutsutaan Van Allenin säteilyvyöhykkeiksi.
5. Antimateriaa voi pudota.
Antimateria ja materia hiukkasia on sama massa mutta eri ominaisuuksia, kuten sähkövaraus ja spin. Standardimalli ennustaa, että painovoimalla pitäisi olla sama vaikutus aineeseen ja antimateriaan, mutta tätä ei ole vielä nähty., Aegisin, alfan ja GBARIN kaltaiset kokeet ovat kovia yrittämään selvittää asiaa.
gravitaation vaikutuksen tarkkailu antimateriaan ei ole aivan yhtä helppoa kuin omenan putoamisen seuraaminen puusta. Näitä kokeiluja pitää antimaterian ansaan tai hidastaa jäähdyttämällä se lämpötilat vain absoluuttisen nollapisteen yläpuolella. Ja koska gravitaatio on heikoin perusoikeuksien voimat, fyysikot on käyttää neutraali antimateria hiukkasia näissä kokeissa häiriöiden estämiseksi, joita tehokkaampi sähköinen voima.,
6. Antimateriaa tutkitaan hiukkaskiihdyttimissä.
Olet kuullut hiukkaskiihdyttimet, mutta tiesitkö siellä oli myös hiukkasen decelerators? CERN talot kone nimeltään Antiproton Decelerator, varastointi rengas, joka voi kaapata ja hidas antiprotons tutkia niiden ominaisuuksia ja käyttäytymistä.
pyöreä hiukkaskiihdyttimet, kuten Large Hadron Collider, hiukkaset saavat potkia energiaa joka kerta he suorittavat kierto., Dekeleraattorit toimivat käänteisesti; energian lisäämisen sijaan hiukkaset saavat potkun taaksepäin hidastaakseen nopeuksiaan.
7. Neutriinot voivat olla omia antipartikoita.
asia hiukkanen ja sen antimateria kumppani vastakkaista kantaa maksuja, joten ne on helppo erottaa. Neutriinot, lähes massattomia hiukkasia, jotka harvoin ovat vuorovaikutuksessa aineen kanssa, on maksutonta., Tutkijat uskovat, että ne voivat olla Majorana-hiukkasia, hypoteettinen luokan hiukkasia, jotka ovat oman antiparticles.
Hankkeita, kuten Majorana Mielenosoittaja ja EXO-200, jonka tarkoituksena on määrittää, ovatko neutriinot ovat Majorana-hiukkasia, joita etsivät käyttäytymistä kutsutaan neutrinoless double-beta rappeutuminen.
jotkut radioaktiiviset ytimet hajoavat samanaikaisesti vapauttaen kaksi elektronia ja kaksi neutriinoa. Jos neutriinot olivat omia antiparticles, he tuhoavat toisensa jälkeen kaksinkertainen rappeutuminen, ja tutkijat olisi tarkkailla vain elektroneja.,
Majoranan neutriinojen löytäminen voisi auttaa selittämään, miksi antimaterian epäsymmetria on olemassa. Fyysikot arvelevat, että Majorana-neutriinot voivat olla joko raskaita tai kevyitä. Kevyitä on nykyään, ja raskaat olisivat olleet olemassa vasta alkuräjähdyksen jälkeen. Nämä raskaat Majorana-neutriinot olisivat rappeutuneet epäsymmetrisesti, mikä olisi johtanut siihen pieneen aineeseen, joka mahdollisti universumimme olemassaolon.
8. Antimateria käytetään lääketieteessä.,
PET (positroniemissiotomografia) käyttää positronit tuottaa korkean resoluution kuvia kehon. Positron-säteilevät radioaktiiviset isotoopit (kuten niitä löytyy banaanit) on kiinnitetty kemiallisia aineita, kuten glukoosia, jota käytetään luonnollisesti kehon. Nämä ruiskutetaan verenkiertoon, jossa ne luonnollisesti hajoavat, vapauttaen positroneja, jotka kohtaavat elektroneja kehossa ja annihiloivat. Annihilaatiot tuottavat gammasäteitä, joita käytetään kuvien muodostamiseen.,
Cernin ACE-projektin tutkijat ovat tutkineet antimateriaa mahdollisena syöpähoitoehdokkaana. Lääkärit ovat jo huomanneet, että he voivat kohdistaa kasvaimia palkit hiukkasia, joka vapauttaa energiaa vasta kun turvallisesti läpi tervettä kudosta. Antiprotonien käyttö lisää ylimääräistä energiapurkausta. Tekniikan todettiin olevan tehokas hamsterisoluissa, mutta tutkijat eivät ole vielä tehneet tutkimuksia ihmissoluissa.
9., Antimateria, jonka olisi pitänyt estää olemassaolomme, saattaa yhä väijyä avaruudessa.
Yksi tapa, että tutkijat yrittävät ratkaista antimateria-materia-epäsymmetrian ongelma on etsimään antimateriaa jääneet big bang.
Alfamagneettispektrometri on hiukkasilmaisin, joka istuu kansainvälisen avaruusaseman huipulla etsien näitä hiukkasia. AMS sisältää magneettikenttiä, jotka taivuttavat kosmisten hiukkasten polun erottaakseen aineen antimateriasta. Sen ilmaisimet arvioivat ja tunnistavat hiukkaset kulkiessaan läpi.,
Cosmic ray törmäykset rutiininomaisesti tuottavat positroneja ja antiprotons, mutta todennäköisyys luoda antihelium atom on erittäin alhainen, koska valtava määrä energiaa, se vaatisi. Tämä tarkoittaa, että yksittäisen antiheliumin ytimen tarkkailu olisi vahva todiste siitä, että jossain muualla maailmankaikkeudessa olisi olemassa suuri määrä antimateriaa.
10. Ihmiset tutkivat, miten antimaterialla voi tankata avaruusaluksia.,
Vain kourallinen antimateriaa voi tuottaa valtava määrä valtaa, joten se on suosittu polttoaine futuristinen ajoneuvojen science fiction.
Antimateriarakettien työntövoima on hypoteettisesti mahdollinen; suurin rajoitus on kerätä tarpeeksi antimateriaa, jotta se tapahtuisi.
tällä hetkellä ei tekniikka käytettävissä massa-tuottaa tai kerätä antimateria määrä tarvitaan tämän sovelluksen. Pieni joukko tutkijoita on kuitenkin tehnyt simulaatiotutkimuksia työntövoimasta ja varastoinnista., Näitä ovat Ronan Keane ja Wei-Ming Zhang, joka teki työnsä Western Reserve-Akatemian ja Kent State University, vastaavasti, ja Marc Weber ja hänen kollegansa at Washington State University. Yksi päivä, jos emme voi selvittää tapa luoda tai kerätä suuria määriä antimateriaa, opintojen voisi auttaa antimateria omalla tähtienvälinen matkustaa todellisuutta.