10 Fakti, Kurus Jūs, Iespējams, Nezināt Par Antimatēriju - Alternatīvs Skats

Satura rādītājs:

10 Fakti, Kurus Jūs, Iespējams, Nezināt Par Antimatēriju - Alternatīvs Skats
10 Fakti, Kurus Jūs, Iespējams, Nezināt Par Antimatēriju - Alternatīvs Skats

Video: 10 Fakti, Kurus Jūs, Iespējams, Nezināt Par Antimatēriju - Alternatīvs Skats

Video: 10 Fakti, Kurus Jūs, Iespējams, Nezināt Par Antimatēriju - Alternatīvs Skats
Video: McKenzie Wark "Ficting and Facting" 2024, Marts
Anonim

Antimatērija jau sen ir zinātniskās fantastikas priekšmets. Grāmatā un filmā “Eņģeļi un dēmoni” profesors Langdons mēģina izglābt Vatikānu no antimatērijas bumbas. Star Trek kosmosa kuģis Enterprise izmanto iznīcinošu antimateriālu motoru, lai pārvietotos ātrāk nekā gaismas ātrums. Bet antimatērija ir arī mūsu realitātes objekts. Antimateriāla daļiņas ir praktiski identiskas to materiālajiem partneriem, izņemot to, ka tām ir pretējs lādiņš un griešanās. Kad antimateriāls sastopas ar matēriju, tie tūlīt iznīcina enerģiju, un tas vairs nav izdomājums.

Lai arī praksē antimatērijas bumbas un kuģi, kuru pamatā ir viena un tā pati degviela, par antimatēriju ir daudz faktu, kas jūs pārsteigs vai ļaus jums atsvaidzināt atmiņu par to, ko jūs jau zinājāt.

1. Antimateriālam bija paredzēts iznīcināt visu matēriju Visumā pēc Lielā sprādziena

Saskaņā ar teoriju Lielais sprādziens vienādās daļās dzemdēja matēriju un antimateriālu. Kad viņi satiekas, notiek savstarpēja iznīcināšana, iznīcināšana, un paliek tikai tīra enerģija. Balstoties uz to, mums nevajadzētu pastāvēt.

Image
Image

Bet mēs esam. Un, cik fiziķi zina, tas notiek tāpēc, ka uz katriem miljardiem matērijas un antimatērijas pāru bija viena papildu vielas daļiņa. Fiziķi cenšas visu iespējamo izskaidrot šo asimetriju.

Reklāmas video:

2. Antimērija jums ir tuvāk, nekā jūs domājat

Neliels daudzums antimateriālu pastāvīgi nokļūst uz Zemes kosmisko staru, enerģijas daļiņu no kosmosa veidā. Šīs antimateriāla daļiņas sasniedz mūsu atmosfēru no viena līdz vairāk nekā simtam uz kvadrātmetru. Zinātniekiem ir arī pierādījumi, ka negaisa laikā tiek radīts antimateriāls.

Image
Image

Ir arī citi antimatērijas avoti, kas ir tuvāk mums. Piemēram, banāni rada antimatēriju, aptuveni reizi 75 minūtēs izstarojot vienu pozitronu - elektronu antimateriāla ekvivalentu. Tas notiek tāpēc, ka banāni satur nelielu daudzumu kālija-40, kas ir dabiski sastopams kālija izotops. Kad kālijs-40 noārdās, dažreiz rodas pozitronu.

Mūsu ķermenī ir arī kālijs-40, kas nozīmē, ka jūs arī izstarojat pozitronus. Antimateriāls tūlīt iznīcina, nonākot saskarē ar matēriju, tāpēc šīs antimateriāla daļiņas neiztur ļoti ilgi.

3. Cilvēkiem izdevās radīt ļoti maz antimateriāla

Antimatērijas un matēriju iznīcināšana var atbrīvot milzīgu enerģijas daudzumu. Grams antimateriāla var radīt sprādzienu, kas ir kodolbumbas izmērs. Tomēr cilvēki nav radījuši daudz antimateriālu, tāpēc nav no kā baidīties.

Image
Image

Visi antiprotoni, kas izveidoti Tevatron daļiņu paātrinātājā Fermi laboratorijās, tik tikko svērs 15 nanogramus. CERN līdz šim ir saražojis tikai aptuveni 1 nanogrammu. Uzņēmumā DESY Vācijā - ne vairāk kā 2 nanogrami pozitronu.

Ja viss cilvēku radītais antimateriāls tūlīt iznīcinās, tā enerģijas nepietiks pat tējas tases vārīšanai.

Problēma ir saistīta ar antimateriāla ražošanas un uzglabāšanas efektivitāti un izmaksām. 1 grama antimateriāla izveidošanai nepieciešami aptuveni 25 miljoni miljardu kilovatstundu enerģijas, un tas maksā vairāk nekā miljonu miljardu dolāru. Nav pārsteidzoši, ka antimatērija dažreiz tiek uzskaitīta kā viena no desmit visdārgākajām vielām mūsu pasaulē.

4. Pastāv tāda lieta kā antimateriāla slazds

Lai pētītu antimatēriju, jums jānovērš tā iznīcināšana ar matēriju. Zinātnieki ir atraduši vairākus veidus, kā to izdarīt.

Uzlādētas antimateriāla daļiņas, piemēram, pozitronus un antiprotonus, var uzglabāt tā saucamajos Peninga slazdos. Tie ir kā sīki daļiņu paātrinātāji. To iekšpusē daļiņas pārvietojas spirālē, bet magnētiskais un elektriskais lauks neļauj tām sadurties ar slazda sienām.

Image
Image

Tomēr Penning slazdi nedarbojas tādām neitrālām daļiņām kā antihidrogēns. Tā kā šīm daļiņām nav lādiņa, tās nevar attiecināt tikai uz elektriskajiem laukiem. Tie ir ieslodzīti Ioffe slazdos, kas darbojas, izveidojot telpas zonu, kurā magnētiskais lauks kļūst lielāks visos virzienos. Antimatērijas daļiņas iestrēgst vietā ar visvājāko magnētisko lauku.

Zemes magnētiskais lauks var darboties kā antimatērijas slazdi. Antiprotoni tika atrasti dažās zonās ap Zemi - Van Allena radiācijas jostās.

5. Antimērija var nokrist (vārda tiešajā nozīmē)

Vielas un antimateriāla daļiņām ir vienāda masa, taču tās atšķiras pēc tādām īpašībām kā elektriskais lādiņš un griešanās. Standarta modelis paredz, ka gravitācijai vajadzētu vienādi rīkoties gan ar matēriju, gan pret antimatēriju, taču tas vēl ir jāpārliecinās. Pie tā strādā tādi eksperimenti kā AEGIS, ALPHA un GBAR.

Image
Image

Novērot gravitācijas efektu antimateriāla piemērā nav tik vienkārši kā aplūkot ābolu, kas nokrīt no koka. Šajos eksperimentos ir nepieciešams ieslodzīt antimatēriju vai palēnināt to, atdzesējot līdz temperatūrai, kas nedaudz pārsniedz absolūto nulli. Un tā kā gravitācija ir visvājākā no pamata spēkiem, fiziķiem šajos eksperimentos jāizmanto neitrālas antimateriāla daļiņas, lai novērstu mijiedarbību ar jaudīgāku elektrības spēku.

6. Antimatērija tiek pētīta daļiņu moderatoros

Vai esat dzirdējuši par daļiņu paātrinātājiem un vai esat dzirdējuši par daļiņu palēninātājiem? CERN ir mašīna ar nosaukumu Antiproton Decelerator, kurā antiprotoni tiek notverti un palēnināti, lai izpētītu to īpašības un izturēšanos.

Image
Image

Gredzenveida daļiņu paātrinātājos, piemēram, lielajā hadronu sadursmē, daļiņas saņem enerģētisku stimulu katru reizi, kad tiek veikts aplis. Palēninātāji darbojas pretēji: daļiņu paātrināšanas vietā tos stumj pretējā virzienā.

7. Neitrīni var būt viņu pašu daļiņas

Matērijas daļiņai un tās antimēru partnerim ir pretēji lādiņi, kas ļauj tos viegli atšķirt. Neitrīniem, gandrīz bezsvara daļiņām, kas reti mijiedarbojas ar matēriju, nav lādiņa. Zinātnieki uzskata, ka tās var būt Majorana daļiņas, hipotētiska daļiņu klase, kas ir viņu pašu antidaļiņas.

Image
Image

Projektu, piemēram, Majorana Demonstrator un EXO-200, mērķis ir noteikt, vai neitrīni patiešām ir Majorana daļiņas, novērojot tā saucamo divkāršās neitrīno beta sabrukšanas uzvedību.

Daži radioaktīvie kodoli vienlaikus sabrūk, izstarojot divus elektronus un divus neitrīnus. Ja neitrīni būtu viņu pašu daļiņas, tie pēc dubultās sabrukšanas iznīcinātu, un zinātniekiem vajadzēja novērot tikai elektronus.

Majorana neitrīnu meklēšana var palīdzēt izskaidrot, kāpēc pastāv matērijas un antimēras asimetrija. Fiziķi norāda, ka Majorana neitrīni var būt smagi vai viegli. Plaušas pastāv mūsu laikā, un smagās pastāvēja tūlīt pēc Lielā sprādziena. Smagie Majorana neitrīni sadalījās asimetriski, kā rezultātā parādījās niecīgs vielas daudzums, kas piepildīja mūsu Visumu.

8. Antimatēriju izmanto medicīnā

PET, PET (pozitronu emisijas topogrāfija) izmanto pozitronus, lai iegūtu augstas izšķirtspējas ķermeņa attēlus. Pozitronus izstarojošie radioaktīvie izotopi (tāpat kā tie, kurus mēs atradām banānos) ķermenī piestiprinās tādām ķīmiskām vielām kā glikoze. Tie tiek ievadīti asinsritē, kur tie dabiski sadalās, izstarojot pozitronus. Tie, savukārt, tiekas ar ķermeņa elektroniem un iznīcina. Iznīcināšana rada gamma starus, ko izmanto attēla konstruēšanai.

Image
Image

Zinātnieki no ACE projekta CERN pēta antimatēriju kā potenciālu kandidātu vēža ārstēšanai. Ārsti jau ir sapratuši, ka viņi var novirzīt daļiņu staru audzējos, izstarojot enerģiju tikai pēc tam, kad tie droši iziet cauri veseliem audiem. Izmantojot antiprotonus, tiks pievienota papildu enerģija. Ir pierādīts, ka šī metode ir efektīva kāmju ārstēšanā, taču tā vēl nav pārbaudīta cilvēkiem.

9. Antimērija var aizkavēties kosmosā

Viens no veidiem, kā zinātnieki mēģina atrisināt matērijas un antimateriāla asimetrijas problēmu, ir meklēt antimateriālu, kas palicis pāri no Lielā sprādziena.

Alfa magnētiskais spektrometrs (AMS) ir daļiņu detektors, kas atrodas Starptautiskajā kosmosa stacijā un meklē šādas daļiņas. AMS satur magnētiskos laukus, kas saliek kosmisko daļiņu ceļu un atdala vielas no antimateriāla. Tā detektoriem ir jāidentificē un jāidentificē daļiņas, kuras tās iziet.

Image
Image

Kosmisko staru sadursmes parasti rada pozitronus un antiprotonus, taču antihēlija atoma radīšanas iespējas joprojām ir ārkārtīgi niecīgas, jo šim procesam nepieciešams milzīgais enerģijas daudzums. Tas nozīmē, ka vismaz viena antihēlija nukleola novērošana būtu spēcīgs pierādījums tam, ka citur Visumā pastāv gigantisks antimateriālu daudzums.

10. Cilvēki faktiski iemācās aprīkot kosmosa kuģu antimēru degvielu, Ļoti maz antimateriāla var radīt milzīgu enerģijas daudzumu, padarot to par populāru degvielu futūristiskās zinātniskās fantastikas kuģiem.

Hipotētiski ir iespējama raķešu vilkšana pret antimateriālu; galvenais ierobežojums ir pietiekami daudz antimateriāla savākšanas, lai tas notiktu.

Image
Image

Pagaidām vēl nav izstrādātas tehnoloģijas masu ražošanai vai antimateriāla savākšanai tādā daudzumā, kāds nepieciešams šādam lietojumam. Tomēr zinātnieki strādā pie šī ļoti antimateriāla šādas kustības un glabāšanas atdarināšanas. Kādu dienu, ja mēs varam atrast veidu, kā radīt lielu daudzumu antimatērijas, to pētījumi varētu palīdzēt starpzvaigžņu ceļojumam kļūt par realitāti.

Balstīts uz materiāliem no symmetrymagazine.org

ILYA KHEL

Ieteicams: