Antimaterija ilgą laiką buvo mokslinės fantastikos objektas. Knygoje ir filme „Angelai ir demonai“profesorius Langdonas bando išgelbėti Vatikaną nuo antimaterinės bombos. „Star Trek“erdvėlaivių įmonė naudoja sunaikinantį antimedžiaginį variklį, kad galėtų važiuoti greičiau nei šviesos greitis. Tačiau antimaterija taip pat yra mūsų realybės objektas. Antimaterio dalelės yra praktiškai identiškos savo medžiaginiams partneriams, išskyrus tai, kad jos neša priešingą krūvį ir sukasi. Kai antimaterija susitinka su materija, jie akimirksniu sunaikina energiją, ir tai jau nėra fikcija.
Nors antimedžiagos bombos ir laivai, kurių pagrindą sudaro tas pats kuras, praktikoje dar neįmanomi, yra daugybė faktų apie antimateriją, kurie jus nustebins arba leis atnaujinti atmintį to, ką jau žinojote.
- „Salik.biz“
1. Antimaterija turėjo sunaikinti visą materiją visatoje po Didžiojo sprogimo
Remiantis teorija, Didysis sprogimas lygiomis dalimis pagimdė materiją ir antimateriją. Kai jie susitinka, vyksta abipusis sunaikinimas, sunaikinimas ir lieka tik gryna energija. Remdamiesi tuo neturėtume egzistuoti.
Bet mes egzistuojame. Ir kiek fizikai žino, taip yra todėl, kad kiekvienam milijardui medžiagų ir antimaterio porų buvo viena papildoma materijos dalelė. Fizikai stengiasi išaiškinti šią asimetriją.
Reklaminis vaizdo įrašas:
2. Antimaterija yra arčiau tavęs, nei tu galvoji
Nedideli antimaterijos kiekiai Žemėje nuolat liejasi kaip kosminiai spinduliai, energijos dalelės iš kosmoso. Šios antimedžiagos dalelės pasiekia mūsų atmosferą nuo vieno iki daugiau nei šimto kvadratiniame metre. Mokslininkai taip pat turi įrodymų, kad perkūnijos metu susidaro antimaterija.
Yra ir kitų antimedžiagos šaltinių, kurie yra arčiau mūsų. Pvz., Bananai sukuria antimateriją, maždaug kartą per 75 minutes išskirdami vieną pozitroną - elektrono antimaterijos atitikmenį. Taip yra todėl, kad bananuose yra nedidelis kiekis kalio-40, natūraliai esančio kalio izotopo. Kai kalis-40 suyra, kartais susidaro pozitronas.
Mūsų kūnuose taip pat yra kalio-40, tai reiškia, kad jūs taip pat skleidžiate pozitronus. Antimaterija iškart sunaikina, kai liečiasi su materija, todėl šios antimedžiagos dalelės neišlieka ilgai.
3. Žmonės sugebėjo sukurti labai mažai antimaterijos
Antimaterijos ir materijos sunaikinimas gali išlaisvinti didžiulį energijos kiekį. Gramas antimaterio gali sukelti sprogimą, kurio dydis yra branduolinė bomba. Tačiau žmonės nepadarė daug antimedžiagos, todėl nėra ko bijoti.
Visi antiprotonai, sukurti „Tevatron“dalelių greitintuve „Fermi“laboratorijose, sveria vos 15 nanogramų. Iki šiol CERN pagamino tik apie 1 nanogramą. „DESY“Vokietijoje - ne daugiau kaip 2 nanogramai pozitronų.
Jei visa žmonių sukurta antimaterija akimirksniu sunaikins, jos energijos neužteks net puodeliui arbatos užvirinti.
Problema slypi antimedžiagos gamybos ir laikymo efektyvume bei sąnaudose. 1 gramo antimaterijos sukūrimas reikalauja maždaug 25 milijonų milijardų kilovatvalandžių energijos ir kainuoja daugiau nei milijoną milijardų dolerių. Nenuostabu, kad antimaterija kartais minima kaip viena iš dešimties brangiausių medžiagų mūsų pasaulyje.
4. Yra toks dalykas kaip antimedžiagos spąstai
Norėdami ištirti antimateriją, turite neleisti jai sunaikinti materijos. Mokslininkai rado keletą būdų, kaip tai padaryti.
Įkrautos antimaterio dalelės, tokios kaip pozitronai ir antiprotonai, gali būti laikomos vadinamuosiuose Penningo spąstuose. Jie yra tarsi mažyčiai dalelių greitintuvai. Jų viduje dalelės juda spirale, o magnetiniai ir elektriniai laukai neleidžia jiems susidurti su gaudyklės sienomis.
Tačiau „Penning“spąstai neveikia tokių neutralių dalelių, kaip antivandenilis. Kadangi šios dalelės neturi krūvio, jos negali būti vien tik elektriniai laukai. Jie yra įstrigę „Ioffe“spąstuose, kurie veikia sukurdami erdvės plotą, kuriame magnetinis laukas tampa didesnis visomis kryptimis. Antimaterijos dalelės įstringa silpniausio magnetinio lauko srityje.
Žemės magnetinis laukas gali veikti kaip antimaterijos spąstai. Antiprotonai buvo rasti tam tikrose aplink Žemę esančiose zonose - Van Allen radiacijos juostose.
5. Antimaterija gali nukristi (tiesiogine šio žodžio prasme)
Medžiagos ir antimedžiagos dalelės turi tą pačią masę, tačiau skiriasi tokiomis savybėmis kaip elektrinis krūvis ir sukinys. Standartinis modelis numato, kad gravitacija turėtų vienodai veikti medžiagą ir antimateriją, tačiau tai dar reikia įsitikinti. Prie to dirba tokie eksperimentai kaip AEGIS, ALPHA ir GBAR.
Stebėti gravitacinį poveikį antimedžiagos pavyzdyje nėra taip paprasta, kaip žiūrėti į obuolį, nukritusį nuo medžio. Šiems eksperimentams reikia sugriebti antimateriją arba sulėtinti ją atvėsus iki šiek tiek aukštesnės nei absoliutaus nulio temperatūra. Kadangi gravitacija yra silpniausia iš pagrindinių jėgų, fizikai šiuose eksperimentuose turi naudoti neutralias antimaterio daleles, kad būtų išvengta sąveikos su galingesne elektros jėga.
6. Antimaterija tiriama dalelių moderatoriuose
Ar girdėjai apie dalelių greitintuvus ir ar girdėjai apie dalelių greitintuvus? CERN yra aparatas, vadinamas Antiproton Decelerator, kuriame antiprotonai yra užfiksuojami ir sulėtinami, kad būtų galima ištirti jų savybes ir elgesį.
Žiediniuose kietųjų dalelių greitintuvuose, tokiuose kaip didelis hadronų kolideris, dalelės gauna energingą impulsą kaskart užpildydamos ratą. Retarderiai veikia priešingai: užuot pagreitinę daleles, jie stumiami priešinga kryptimi.
7. Neutrinai gali būti jų pačių dalelės
Medžiagos dalelė ir jos antimaterinis partneris neša priešingus krūvius, todėl juos lengva atskirti. Neutrinai, beveik beveidės dalelės, kurios retai sąveikauja su materija, neturi krūvio. Mokslininkai mano, kad tai gali būti Majorana dalelės, hipotetinė dalelių klasė, kurios yra jų pačių antidalelės.
Tokiais projektais kaip „Majorana Demonstrator“ir „EXO-200“siekiama išsiaiškinti, ar neutrinai iš tikrųjų yra Majorana dalelės, stebint elgesį, vadinamą neutrininiu dvigubu beta irimu.
Kai kurie radioaktyvieji branduoliai tuo pačiu metu suyra, išskirdami du elektronus ir du neutrinus. Jei neutrinai būtų jų pačių dalelės, jie sunaikintųsi po dvigubo irimo, o mokslininkams tektų stebėti tik elektronus.
Majorana neutrinų paieška gali padėti paaiškinti, kodėl egzistuoja materijos ir antimaterijos asimetrija. Fizikai rodo, kad Majorana neutrinai gali būti sunkūs arba lengvi. Plaučiai egzistavo mūsų laikais, o sunkieji - iškart po Didžiojo sprogimo. Sunkieji majoranos neutrinai suirė asimetriškai, todėl atsirado mažytis kiekis medžiagos, kuri užpildė mūsų visatą.
8. Antimaterija naudojama medicinoje
PET, PET (pozitronų emisijos topografija) naudoja pozitronus didelės skiriamosios gebos kūno atvaizdams gaminti. Pozitronus skleidžiantys radioaktyvieji izotopai (kaip ir tie, kuriuos aptikome bananuose) organizme prisijungia prie tokių cheminių medžiagų kaip gliukozė. Jie įšvirkščiami į kraują ten, kur natūraliai suyra, išskirdami pozitronus. Šie, savo ruožtu, susitinka su kūno elektronais ir sunaikinami. Naikinant gaunami gama spinduliai, naudojami vaizdui sukurti.
ACE projekto CERN mokslininkai tiria antimateriją kaip galimą kandidatą vėžiui gydyti. Gydytojai jau suprato, kad jie gali nukreipti dalelių pluoštą į navikus, išskirdami savo energiją tik po to, kai saugiai praeina pro sveiką audinį. Antiprotonų naudojimas suteiks papildomos energijos. Įrodyta, kad ši technika yra veiksminga žiurkėnų gydyme, tačiau dar nebuvo išbandyta su žmonėmis.
9. Antimaterija gali pasiklysti kosmose
Vienas iš būdų, kaip mokslininkai bando išspręsti materijos ir antimaterijos asimetrijos problemą, yra ieškoti antimaterijos, likusios nuo Didžiojo sprogimo.
Alfa magnetinis spektrometras (AMS) yra dalelių detektorius, esantis Tarptautinėje kosminėje stotyje ir ieškantis tokių dalelių. AMS yra magnetiniai laukai, kurie palenkia kosminių dalelių ir medžiagas nuo antimedžiagos. Jo detektoriai turi aptikti ir identifikuoti tokias daleles, kurios praeina.
Kosminių spindulių susidūrimai paprastai sukuria pozitronus ir antiprotonus, tačiau tikimybė sukurti antihelio atomą išlieka nepaprastai maža dėl milžiniškos energijos, reikalingos šiam procesui. Tai reiškia, kad bent vieno antihelio branduolio stebėjimas būtų galingas įrodymas, kad kitur Visatoje egzistuoja milžiniškas antimaterijos kiekis.
10. Žmonės iš tikrųjų mokosi aprūpinti kosminiu laivu antimedžiaginį kurą, Labai mažai antimaterijos gali generuoti didžiulį energijos kiekį, todėl tai yra populiarus futuristinės mokslinės fantastikos laivų kuras.
Hipotetiniu būdu įmanoma raketų judėjimas priešmedžiaginiu būdu; pagrindinis apribojimas yra surinkti pakankamai antimedžiagos, kad tai įvyktų.
Dar nėra technologijų, skirtų masinei gamybai ar antimaterijos surinkimui tokiam naudojimui reikalingu kiekiu. Tačiau mokslininkai imituoja tokį šios pačios antimedžiagos judėjimą ir saugojimą. Vieną dieną, jei rasime būdą gaminti didelius antimaterijos kiekius, jų tyrimai galėtų padėti tarpžvaigždinėms kelionėms tapti realybe.
Remiantis symmetrymagazine.org medžiaga
ILYA KHEL