antimateria este chestii de science fiction. În Cartea și filmul Angels and Demons, profesorul Langdon încearcă să salveze Vaticanul de o bombă cu antimaterie. Starship Enterprise de la Star Trek folosește Propulsia de anihilare a materiei-antimaterie pentru călătorii mai rapide decât lumina.dar antimateria este și materia realității. Particulele de antimaterie sunt aproape identice cu omologii lor de materie, cu excepția faptului că poartă sarcina opusă și se rotesc. Când antimateria întâlnește Materia, ele se anihilează imediat în energie.,în timp ce bombele cu antimaterie și navele spațiale cu antimaterie sunt îndepărtate, există încă multe fapte despre antimaterie care vă vor gâdila celulele creierului.
1. Antimateria ar fi trebuit să anihileze toată materia din univers după big bang.
conform teoriei, big bang-ul ar fi trebuit să creeze materie și antimaterie în cantități egale. Când materia și antimateria se întâlnesc, ele se anihilează, lăsând în urmă doar energie., Deci, în principiu, niciunul dintre noi nu ar trebui să existe.
dar noi facem. Și, în măsura în care fizicienii pot spune, este doar pentru că, în cele din urmă, a existat o particulă de materie în plus pentru fiecare miliard de perechi de materie-antimaterie. Fizicienii muncesc din greu încercând să explice această asimetrie.
2. Antimateria este mai aproape de tine decât crezi.
cantități mici de antimaterie plouă constant pe pământ sub formă de raze cosmice, particule energetice din spațiu., Aceste particule de antimaterie ajung în atmosfera noastră la o rată cuprinsă între mai puțin de unu pe metru pătrat și mai mult de 100 pe metru pătrat. Oamenii de știință au văzut, de asemenea, dovezi ale producției de antimaterie deasupra furtunilor.dar alte surse de antimaterie sunt chiar mai aproape de casă. De exemplu, bananele produc antimaterie, eliberând un pozitron—echivalentul antimaterie al unui electron—aproximativ la fiecare 75 de minute. Acest lucru se întâmplă deoarece bananele conțin o cantitate mică de potasiu-40, un izotop natural de potasiu. Pe măsură ce potasiul-40 se descompune, ocazional scuipă un pozitron în proces.,corpurile noastre conțin, de asemenea, potasiu-40, ceea ce înseamnă că pozitronii sunt emise de tine, de asemenea. Antimateria se anihilează imediat la contactul cu materia, astfel încât aceste particule de antimaterie au o durată foarte scurtă de viață.
3. Oamenii au creat doar o mică cantitate de antimaterie.
Anihilările antimaterie-materie au potențialul de a elibera o cantitate imensă de energie. Un gram de antimaterie ar putea produce o explozie de dimensiunea unei bombe nucleare., Cu toate acestea, oamenii au produs doar o cantitate minusculă de antimaterie.toți antiprotonii creați la acceleratorul de particule Tevatron al Fermilab adaugă doar 15 nanograme. Cele realizate la CERN se ridică la aproximativ 1 nanogramă. La DESY, în Germania, au fost produse până în prezent aproximativ 2 nanograme de pozitroni.dacă toată antimateria produsă vreodată de oameni ar fi anihilată dintr-o dată, energia produsă nu ar fi suficientă pentru a fierbe o ceașcă de ceai.problema constă în eficiența și costul producției și stocării antimateriei., Realizarea a 1 gram de antimaterie ar necesita aproximativ 25 de milioane de miliarde de kilowati-oră de energie și ar costa peste un milion de miliarde de dolari.
4. Există un astfel de lucru ca o capcană de antimaterie.
pentru a studia antimateria, trebuie să o împiedicați să se anihileze cu materie. Oamenii de știință au creat modalități de a face acest lucru.particulele de antimaterie încărcate, cum ar fi pozitronii și antiprotonii, pot fi ținute în dispozitive numite capcane de Penning., Acestea sunt comparabile cu acceleratoarele mici. În interior, particulele se spiralează în timp ce câmpurile magnetice și electrice le împiedică să se ciocnească cu pereții capcanei.dar capcanele de Penning nu vor funcționa pe particule neutre, cum ar fi antihidrogen. Deoarece nu au sarcină, aceste particule nu pot fi limitate de câmpuri electrice. În schimb, ele sunt ținute în capcane Ioffe, care funcționează prin crearea unei regiuni a spațiului în care câmpul magnetic devine mai mare în toate direcțiile. Particula se blochează în zona cu cel mai slab câmp magnetic, la fel ca o marmură care se rostogolește în jurul fundului unui bol.,câmpul magnetic al Pământului poate acționa și ca un fel de capcană de antimaterie. Antiprotonii au fost găsiți în zonele din jurul Pământului numite centuri de radiații Van Allen.
5. Antimateria ar putea cădea.
particulele de antimaterie și materie au aceeași masă, dar diferă în proprietăți precum încărcarea electrică și centrifugarea. Modelul Standard prezice că gravitația ar trebui să aibă același efect asupra materiei și antimateriei; cu toate acestea, acest lucru nu a fost încă văzut., Experimente precum AEGIS, ALPHA și GBAR sunt greu de lucru încercând să afle.observarea efectului gravitației asupra antimateriei nu este la fel de ușoară ca observarea căderii unui măr dintr-un copac. Aceste experimente trebuie să țină antimateria într-o capcană sau să o încetinească prin răcirea acesteia la temperaturi chiar peste zero absolut. Și pentru că gravitația este cea mai slabă dintre forțele fundamentale, fizicienii trebuie să folosească particule neutre de antimaterie în aceste experimente pentru a preveni interferența forței electrice mai puternice.,
6. Antimateria este studiată în deceleratoarele de particule.
ați auzit de acceleratoare de particule, dar știați că există și deceleratoare de particule? CERN găzduiește o mașină numită Decelerator Antiproton, un inel de stocare care poate capta și încetini antiprotonii pentru a-și studia proprietățile și comportamentul.
în acceleratoarele de particule circulare, cum ar fi Large Hadron Collider, particulele obțin o lovitură de energie de fiecare dată când finalizează o rotație., Deceleratoarele funcționează invers; în loc de un impuls de energie, particulele primesc o lovitură înapoi pentru a-și încetini viteza.
7. Neutrinii ar putea fi propriile lor antiparticule.
o particulă de materie și partenerul său de antimaterie poartă sarcini opuse, făcându-le ușor de distins. Neutrinii, particule aproape fără masă care interacționează rar cu materia, nu au nicio încărcătură., Oamenii de știință cred că pot fi Majoreparticule, o clasă ipotetică de particule care sunt propriile lor antiparticule.proiectele precum demonstratorul Majorana și EXO-200 au ca scop determinarea dacă neutrinii sunt particule Majorana, căutând un comportament numit dezintegrare dublă-beta neutrinoless.unele nuclee radioactive se descompun simultan, eliberând doi electroni și doi neutrini. Dacă neutrinii ar fi propriile lor antiparticule, s-ar anihila reciproc în urma dublei degradări, iar oamenii de știință ar observa doar electroni.,
găsirea neutrinilor Majorana ar putea ajuta la explicarea de ce există asimetria antimaterie-materie. Fizicienii presupun că neutrinii Majorana pot fi grei sau ușori. Cele ușoare există astăzi, iar cele grele ar fi existat doar imediat după big bang. Acești neutrini Majorana grei s-ar fi dezintegrat asimetric, ducând la excesul de materie minusculă care a permis universului nostru să existe.
8. Antimateria este utilizată în medicină.,
PET (tomografie cu emisie de pozitroni) utilizează pozitroni pentru a produce imagini de înaltă rezoluție ale corpului. Izotopii radioactivi care emit pozitroni (precum cei găsiți în banane) sunt atașați de substanțe chimice, cum ar fi glucoza, care sunt utilizate în mod natural de către organism. Acestea sunt injectate în sânge, unde sunt defalcate în mod natural, eliberând pozitroni care întâlnesc electroni în corp și anihilează. Anihilările produc raze gamma care sunt folosite pentru a construi imagini.,oamenii de știință din proiectul ACE al CERN au studiat antimateria ca potențial candidat pentru terapia cancerului. Medicii au descoperit deja că pot viza tumori cu fascicule de particule care își vor elibera energia numai după ce vor trece în siguranță prin țesutul sănătos. Utilizarea antiprotonilor adaugă o explozie suplimentară de energie. Tehnica sa dovedit a fi eficientă în celulele de hamster, dar cercetătorii nu au efectuat încă studii în celulele umane.
9., Antimateria care ar fi trebuit să ne împiedice să existăm ar putea fi încă ascunsă în spațiu.
o modalitate prin care oamenii de știință încearcă să rezolve problema asimetriei antimaterie-materie este prin căutarea antimateriei rămase de la big bang.spectrometrul Magnetic alfa este un detector de particule care se află deasupra stației spațiale internaționale în căutarea acestor particule. AMS conține câmpuri magnetice care îndoaie calea particulelor cosmice pentru a separa materia de antimaterie. Detectoarele sale evaluează și identifică particulele pe măsură ce trec.,coliziunile cu raze cosmice produc în mod obișnuit pozitroni și antiprotoni, dar probabilitatea de a crea un atom de antiheliu este extrem de scăzută din cauza cantității uriașe de energie de care ar avea nevoie. Aceasta înseamnă că observarea chiar și a unui singur nucleu antihelium ar fi o dovadă puternică pentru existența unei cantități mari de antimaterie în altă parte a universului.
10. Oamenii studiază de fapt cum să alimenteze navele spațiale cu antimaterie.,
doar o mână de antimaterie poate produce o cantitate imensă de putere, făcându-l un combustibil popular pentru vehiculele futuriste din science fiction.propulsia rachetelor antimaterie este ipotetic posibilă; limitarea majoră este colectarea de antimaterie suficientă pentru a face acest lucru.în prezent nu există nicio tehnologie disponibilă pentru producerea în masă sau colectarea antimateriei în volumul necesar pentru această aplicație. Cu toate acestea, un număr mic de cercetători au efectuat studii de simulare privind propulsia și stocarea., Printre aceștia se numără Ronan Keane și Wei-Ming Zhang, care și-au desfășurat activitatea la Western Reserve Academy și, respectiv, Kent State University, și Marc Weber și colegii săi de la Universitatea de Stat din Washington. Într-o zi, dacă găsim o cale de a crea sau colecta cantități mari de antimaterie, studiile lor ar putea ajuta călătoria interstelară propulsată de antimaterie să devină realitate.