Vysvetlíme, čo je antihmota, ako bola objavená, jej vlastnosti, rozdiely s hmotou a kde sa nachádza.
Čo je antihmota?
V časticovej fyzike je antihmota typ hmoty, z ktorej sa skladáantičastice, namiestočastice obyčajný. Ide o menej častý typ záležitosť.
Antihmota je veľmi podobná bežnej hmote, rozdiel je len v nabíjačka častíc a v niektorých kvantových číslach. Teda antielektrón, tiež tzvpozitrón, Je to antičastica elektrónu, ktorá má rovnaké vlastnosti okrem náboja, ktorý je kladný. Antineutróny sú na druhej strane neutrálne (ako neutróny), ale ich magnetické momenty sú opačné. Nakoniec, antiprotóny sa líšia od protónov tým, že sú negatívne nabité.
Interakciou sa antihmota a hmota po niekoľkých okamihoch navzájom anihilujú a uvoľňujú obrovské množstvoenergie vo forme vysokoenergetických fotónov (gama lúčov) a iných párov elementárna častica-antičastica.
V štúdiách ofyzické Častice a antičastice sa rozlišujú pomocou vodorovnej čiary (makra) nad symbolmi zodpovedajúcimiprotón (p),elektrón e) aneutrón (n).
Atómy zložené z antičastíc v prírode prirodzene neexistujú prírody pretože by boli zničené obyčajnou hmotou. Len veľmi malé množstvo sa podarilo vytvoriť v experimentoch zameraných na tvorbu antiatómov.
Objav antihmoty
O existencii antihmoty teoretizoval v roku 1928 anglický fyzik Paul Dirac (1902-1984), keď sa podujal sformulovať matematickú rovnicu spájajúcu princípy tzv. relativity Albert Einstein a ďalší kvantová fyzika od Nielsa Bohra.
Táto namáhavá teoretická práca bola úspešne vyriešená a dospelo sa k záveru, že musí existovať častica podobná elektrónu, ale s kladným elektrickým nábojom. Táto prvá antičastica sa volala antielektrón a dnes je známe, že jej stret s obyčajným elektrónom vedie k vzájomnej anihilácii a vytváraniu fotónov (gama lúčov).
Preto bolo možné uvažovať o existencii antiprotónov a antineutrónov. Diracova teória bola potvrdená v roku 1932, keď boli objavené pozitróny v interakcii medzi kozmickým žiarením a obyčajnou hmotou.
Odvtedy bola pozorovaná vzájomná anihilácia elektrónu a antielektrónu. Ich stretnutie tvorí systém tzv pozitrónium, polčas nikdy nepresiahne 10-10 alebo 10-7 sekúnd.
Následne bolo možné v urýchľovači častíc v Berkeley (Kalifornia, 1955) produkovať antiprotóny a antineutróny prostredníctvom vysokoenergetických atómových zrážok, podľa Einsteinovho vzorca E = m.c2 (energia sa rovná omša podľa rýchlosť svetla štvorec).
Podobne sa v roku 1995 podarilo získať prvý antiatóm vďaka Európskej organizácii pre jadrový výskum (CERN). Týmto európskym fyzikom sa podarilo vytvoriť atóm vodíka alebo antivodíka antihmoty, ktorý sa skladá z pozitrónu obiehajúceho okolo antiprotónu.
Vlastnosti antihmoty
Nedávny výskum antihmoty naznačuje, že je stabilná ako bežná hmota. Jeho elektromagnetické vlastnosti sú však inverzné k vlastnostiam hmoty.
Nebolo ľahké ho do hĺbky študovať, vzhľadom na obrovské peňažné náklady spojené s jeho laboratórnou výrobou (asi 62 500 miliónov USD za vyrobený miligram) a jeho veľmi krátke trvanie.
Najúspešnejší prípad vytvorenia antihmoty v laboratóriu trval asi 16 minút. Napriek tomu tieto nedávne skúsenosti viedli k intuícii, že hmota a antihmota nemusia mať úplne rovnaké vlastnosti.
Kde sa nachádza antihmota?
Toto je jedna zo záhad antihmoty, pre ktorú existuje veľa možných vysvetlení. Väčšina teórií o pôvode vesmír akceptovať, že na začiatku existovali proporcie ako hmota a antihmota.
V súčasnosti sa však zdá, že pozorovateľný vesmír pozostáva výlučne z bežnej hmoty. Možné vysvetlenia tejto zmeny poukazujú na interakcie hmoty a antihmoty s temná hmotaalebo k počiatočnej asymetrii medzi množstvom hmoty a antihmoty produkovanej počas veľký tresk.
Čo vieme je, že prirodzená produkcia antičastíc prebieha vo Van Allenových prstencoch našej planéty. Tieto prstence sa nachádzajú asi dvetisíc kilometrov od povrchu a reagujú týmto spôsobom, keď naň dopadajú gama lúče atmosféru Vonkajšie.
Táto antihmota má tendenciu sa zhlukovať, pretože v tejto oblasti nie je dostatok bežnej hmoty na to, aby sa sama zničila, a niektorí vedci si myslia, že tento zdroj by sa dal použiť na „extrahovanie“ antihmoty.
Na čo je antihmota?
Antihmota zatiaľ nemá veľa praktických využití v ľudskom priemysle, pretože je veľmi vysoká náklady a náročných technológie to znamená jeho výrobu a manipuláciu. Niektoré aplikácie sú však už realitou.
Vykonáva sa napríklad skenovanie pozitrónovou emisnou tomografiou (PET), čo naznačuje, že použitie antiprotónov pri liečbe rakoviny je možné a možno aj účinnejšie ako súčasné protónové techniky (rádioterapie).
Avšak hlavné uplatnenie antihmoty je ako zdroj energie. Podľa Einsteinových rovníc sa pri anihilácii hmoty a antihmoty uvoľní toľko energie, že kilo anihilácie hmoty/antihmoty by bolo desaťmiliardkrát produktívnejšie než akékoľvek iné. chemická reakcia a desaťtisíckrát viac ako jadrové štiepenie.
Ak sa tieto reakcie podarí kontrolovať a využiť, zmenia sa všetky odvetvia a dokonca aj doprava. Napríklad desať miligramov antihmoty by mohlo poháňať kozmickú loď až Mars.