Viens no interesantākajiem mūsdienu zinātnes uzdevumiem ir Visuma noslēpumu atšķetināšana. Ir zināms, ka viss pasaulē sastāv no matērijas vai vielas. Bet, pēc zinātnieku pieņēmumiem, Lielā sprādziena brīdī veidojās ne tikai viela, kas veido visus apkārtējās pasaules objektus, bet arī tā sauktā antimatērija, antimatērija un līdz ar to arī tās antidaļiņas. jautājums.
Elektronu antidaļiņa
Pirmā antidaļiņa, kuras eksistence tika prognozēta un pēc tam zinātniski pierādīta, bija pozitrons.
Lai saprastu šīs antidaļiņas izcelsmi, ir vērts atsaukties uz atoma uzbūvi. Ir zināms, ka atoma kodols satur protonus (pozitīvi lādētas daļiņas) un neitronus (daļiņas, kurām nav lādiņa). Tās orbītās cirkulē elektroni – daļiņas ar negatīvu elektrisko lādiņu.
Positrons ir elektrona antidaļiņa. Tam ir pozitīvs lādiņš. Fizikā pozitrona simbols izskatās šādi: e+ (simbols, ko izmanto, lai apzīmētu elektronue-). Šī antidaļiņa parādās radioaktīvās sabrukšanas rezultātā.
Ar ko pozitrons atšķiras no protona?
Pozitrona lādiņš ir pozitīvs, tāpēc tā atšķirība no elektrona un neitrona ir acīmredzama. Bet protonam, atšķirībā no elektrona un neitrona, ir arī pozitīvs lādiņš. Daži cilvēki pieļauj kļūdu, uzskatot, ka pozitrons un protons būtībā ir viens un tas pats.
Atšķirība ir tāda, ka protons ir daļiņa, vielas daļa, matērija, kas veido mūsu pasauli, kas ir daļa no katra atoma kodola. Pozitros ir elektrona antidaļiņa. Tam nav nekāda sakara ar protonu, izņemot pozitīvu lādiņu.
Kas atklāja pozitronu?
Pirmo reizi pozitrona esamību ierosināja angļu fiziķis Pols Diraks 1928. gadā. Viņa hipotēze bija tāda, ka antidaļiņa ar pozitīvu lādiņu atbilst elektronam. Turklāt Diraks ierosināja, ka pēc tikšanās abas daļiņas pazudīs, šajā procesā atbrīvojot lielu enerģijas daudzumu. Vēl viena no viņa hipotēzēm bija tāda, ka pastāv apgriezts process, kurā parādās elektrons un daļiņa, kas ir tam apgriezti. Fotoattēlā redzamas elektrona pēdas un tā antidaļiņas
Vairākus gadus vēlāk fiziķis Karls Andersons (ASV), fotografējot daļiņas ar mākoņu kameru un pētot to pēdas, atklāja elektroniem līdzīgu daļiņu pēdas. Tomēr sliežu ceļiem bija pretējs izliekums no magnētiskā lauka. Tāpēc viņu lādiņš bija pozitīvs. Daļiņu lādiņa attiecība pret masu bija tāda pati kā elektronam. Tādējādi Diraka teorija tika apstiprināta eksperimentāli. Andersons devaŠo antidaļiņu sauc par pozitronu. Par savu atklājumu zinātniekam tika piešķirta Nobela prēmija fizikā.
Saistīto elektronu un pozitronu sistēmu sauc par "pozitroniju".
Iznīcināšana
Jēdziens "iznīcināšana" tiek tulkots kā "pazušana" vai "iznīcināšana". Kad Pols Diraks ierosināja, ka daļiņas elektrons un elektrona antidaļiņa sadursmē pazudīs, bija domāta to iznīcināšana. Citiem vārdiem sakot, šis termins apraksta mijiedarbības procesu starp matēriju un antimateriālu, kas noved pie to savstarpējas izzušanas un enerģijas resursu atbrīvošanās šī procesa laikā. Tādējādi matērijas iznīcināšana nenotiek, tā tikai sāk pastāvēt citā formā.
Elektrona un pozitrona sadursmes laikā rodas fotoni - elektromagnētiskā starojuma kvanti. Viņiem nav ne lādiņa, ne miera masas.
Ir arī apgriezts process, ko sauc par "pāra dzimšanu". Šajā gadījumā daļiņa un antidaļiņa parādās elektromagnētiskas vai citas mijiedarbības rezultātā.
Pat vienam pozitronam un vienam elektronam saduroties, tiek atbrīvota enerģija. Pietiek iedomāties, pie kā novedīs daudzu daļiņu sadursme ar antidaļiņām. Cilvēces iznīcināšanas enerģijas potenciāls ir nenovērtējams.
Antiprotons un antineutrons
Ir loģiski pieņemt, ka, tā kā elektrona antidaļiņa eksistē dabā, tad citām fundamentālajām daļiņām vajadzētusatur antidaļiņas. Antiprotons un antineutrons tika atklāti attiecīgi 1955. un 1956. gadā. Antiprotonam ir negatīvs lādiņš, antineitronam nav lādiņa. Atvērtās antidaļiņas sauc par antinukleoniem. Tādējādi antimateriālai ir šāda forma: atomu kodoli sastāv no antinukleoniem, un pozitroni riņķo ap kodolu.
1969. gadā PSRS tika iegūts pirmais antihēlija izotops.
1995. gadā CERN (Eiropas kodolpētniecības laboratorijā) tika izstrādāts antiūdeņradis.
Antimatērijas iegūšana un tās nozīme
Kā tika teikts, elektronu, protonu un neitronu antidaļiņas spēj anihilēties ar savām sākotnējām daļiņām, sadursmes laikā radot enerģiju. Tāpēc šo parādību izpētei ir liela nozīme dažādām zinātnes jomām.
Antimatērijas iegūšana ir ārkārtīgi ilgs, darbietilpīgs un dārgs process. Šim nolūkam tiek būvēti īpaši daļiņu paātrinātāji un magnētiskie slazdi, kuriem vajadzētu noturēt iegūto antimateriālu. Antimateriāls ir līdz šim visdārgākā viela.
Ja varētu iedarbināt antimatērijas ražošanu, tad cilvēce būtu nodrošināta ar enerģiju daudzus gadus. Turklāt antimateriālu varētu izmantot, lai radītu raķešu degvielu, jo patiesībā šī degviela būtu iegūta vienkārši antimateriālai saskarē ar jebkuru vielu.
Antimatērijas draudi
Tāpat kā daudzi cilvēka atklājumi, elektronu un nukleonu antidaļiņu atklāšana var radīt cilvēkiemnopietns drauds. Ikviens zina atombumbas spēku un iznīcināšanu, ko tā var izraisīt. Bet sprādziena spēks matērijai saskaroties ar antimateriālu ir kolosāls un daudzkārt lielāks par atombumbas spēku. Tādējādi, ja kādu dienu tiks izgudrota "pretbumba", cilvēce nostās sevi uz pašiznīcināšanās sliekšņa.
Kādus secinājumus varam izdarīt?
- Visums sastāv no matērijas un antimatērijas.
- Elektronu un nukleonu antidaļiņas sauc par "pozitroniem" un "antinukleoniem".
- Antidaļiņām ir pretējs lādiņš.
- Matērijas un antimatērijas sadursme noved pie iznīcināšanas.
- Iznīcināšanas enerģija ir tik liela, ka tā var gan kalpot cilvēka labā, gan apdraudēt viņa eksistenci.
