antistof

Vi forklarer dig, hvad antimateriale er, hvordan det blev opdaget, dets egenskaber, forskelle med stof og hvor det findes.

1. Hvad er antimateriale?

I partikelfysik kaldes den type stof, der udgøres af antipartikler, antimaterie i stedet for almindelige partikler. Det vil sige, det er en mindre hyppig type stof.

Det kan ikke skelnes fra almindeligt stof, men dets atomer består af antielektroner (elektroner med positiv ladning, kaldet positroner ), antineutroner (neutroner med modsat magnetisk moment) og antiprotoner (protoner med negativ ladning) ), op og ned fra almindelige atomer.

Når de findes, ødelægger antimaterie og stof hinanden hinanden efter få øjeblikke, hvorved der frigøres store mængder energi, som udtrykkes som højenergifotoner (gammastråler) og andre par elementære partikler. cula-antipartcula. Derfor sameksisterer de nødvendigvis i forskellige rum.

I fysikundersøgelser skelnes der mellem partikler og antipartikler ved hjælp af en vandret bjælke (makro) på symbolerne svarende til protonet (p), elektron (e) og neutron (n). Tilsvarende udtrykkes antimaterielle atomer med det samme kemiske symbol i henhold til den samme makroregel.

Derudover: Atomiske modeller

1. Opdagelse af antimaterie

Eksistensen af ​​antimateriale blev teoretiseret i 1928 af den engelske fysiker Paul Dirac (1902-1984), da det blev foreslået at formulere en matematisk ligning, der kombinerede principperne om Albert Einsteins relativitet og dem i kvantefysikken i Niels Bohr.

Dette vanskelige teoretiske arbejde blev med succes løst, og derfra blev konklusionen nået, at der skulle være en partikel, der var analog med elektronet, men med en positiv elektrisk ladning . Denne første antipartikel blev kaldet antielektron, og det vides i dag, at dens møde med et almindeligt elektron fører til gensidig udslettelse og generering af fotoner (gammastråler).

Derfor var det muligt at tænke på eksistensen af ​​antiprotoner og antineutroner. Diracs teori blev bekræftet i 1932, da positroner blev opdaget i samspillet mellem kosmiske stråler og almindelig stof.

Siden da er den gensidige udslettelse af et elektron og et antielektron observeret. Deres møde udgør et system, der kaldes positronium, med en halveringstid, der aldrig overstiger ^10-10 eller ^10-7 sekunder.

Efterfølgende ved partikelacceleratoren i Berkeley, Californien, i 1955, var det muligt at fremstille antiprotoner og antineutroner gennem atomkrafter med høj energi efter Einsteins formel af E = mc ² (energi er lig med masse gange lysets hastighed kvadreret).

Tilsvarende blev det første anti-atom i 1995 opnået takket være Den Europæiske Nukleare Forskningsorganisation (CERN). Disse europæiske fysikere formåede at skabe et atom af hydrogenantimatering eller antihydrogen, bestående af en positron, der kredsede om et antiproton.

1. Egenskaber ved antimaterie

Nyere undersøgelser af antimateriale antyder, at det er et spørgsmål, der er så stabilt som almindeligt. Imidlertid er dens elektromagnetiske egenskaber inverse for materiens egenskaber .

Det har ikke været let at undersøge det dybtgående i betragtning af de enorme økonomiske omkostninger ved sin produktion i et laboratorium (ca. 62.500 millioner dollars pr. Oprettet milligram) og den meget korte varighed.

Det mest succesrige tilfælde af oprettelse af antimateriale i laboratoriet var ca. 16 minutter . Alligevel har disse nylige oplevelser gjort det muligt for os at intuitere den sag og antimaterie måske ikke har de samme nøjagtige egenskaber.

1. Hvor er antimateriale?

Dette er et af antimateriets mysterier, som der er mange mulige forklaringer på. De fleste teorier om universets oprindelse accepterer, at der oprindeligt var lignende proportioner af stof og antimaterie .

På nuværende tidspunkt ser det observerbare univers imidlertid ud til kun at være sammensat af almindelig stof . Eventuelle forklaringer på denne ændring peger på interaktion mellem stof og antimaterie med mørkt stof eller til en indledende asymmetri mellem mængden af ​​stof og antimaterie produceret under Big Bang.

Det, vi ved, er, at i Van Allen-ringe på vores planet udføres naturlige produktioner af antipartikler . Disse ringe er omkring to tusind kilometer fra overfladen og reagerer på denne måde, når gammastrålerne rammer den udvendige atmosfære.

En sådan antimaterie har en tendens til at blive samlet sammen, da der ikke er tilstrækkelig almindelig stof i den region til at udslette, og nogle forskere mener, at en sådan ressource kunne bruges til at udvinde antimateriale.

1. Hvad er antimateriale godt til?

Antimatter har endnu ikke for mange praktiske anvendelser inden for menneskelige industrier på grund af dets høje omkostninger og den krævende teknologi, der involverer dens produktion og håndtering. Visse applikationer er imidlertid allerede en realitet.

F.eks. Udføres positron-emissionstomografi (PET) -tomografi, hvilket har antydet, at brugen af ​​antiprotoner til behandling af kræft er mulig og måske mere effektiv end aktuelle teknikker med protoner (strålebehandling).

Imidlertid ville den vigtigste anvendelse af antimaterie være som en energikilde . I følge Einsteins ligninger frigiver udslettelse af stof og antimaterie så meget energi, at et kilo stof / antimaterieudslettelse ville være ti milliarder gange mere produktivt end enhver kemisk reaktion og ti tusind gange mere end nuklear fysik.

Hvis disse reaktioner kontrolleres og udnyttes, vil alle industrier og endda transport blive ændret. F.eks. Med ti milligram antimateriale kunne et rumfartøj fremføres til Mars.

Fortsæt med: Stofens oprindelse