Antimaterija yra tarsi medžiaga visais atžvilgiais. Jie buvo formuojami vienu metu ir iš vieno šaltinio. Dėl to vieno yra daug, o kito praktiškai nėra. Tam turi būti tam tikras paaiškinimas.
Viskas, su kuo mes gyvenime susiduriame, yra iš materijos. Taurę, kurią laikome rankoje, sudaro molekulės, molekulių - atomų, atomų, priešingai jų pavadinimui („atomas“graikų kalboje reiškia „nedalomas“) - elektronų, protonų ir neutronų. Pastaruosius du mokslininkai vadina „baronais“. Juos galima suskirstyti toliau, į kvarkus, o gal ir dar toliau, bet kol kas mes tuo pasiliksime. Kartu jie sudaro materiją.
- „Salik.biz“
Kaip visi mūsų skaitytojai žino, materija turi antipodą - antimateriją. Susilietę jie sunaikina išskirdami labai didelę energiją - sunaikina. Remiantis fizikų skaičiavimais, ant žemės esančio plytos dydžio antimedžiagos gabalas gali sukelti panašų poveikį kaip vandenilio bombos sprogimas. Visais kitais požiūriais antipodai yra panašūs: antimaterija turi masę, jai visiškai taikomi fizikos dėsniai, tačiau jos elektrinis krūvis yra priešingas. Antiprotonui jis yra neigiamas, o pozitronui (antielektronas) - teigiamas. Antimaterijos taip pat praktiškai nėra mūsų aplinkoje.
Antimaterijos paieška
O gal tai kažkur ten? Tokioje prielaidoje nėra nieko neįmanomo, tačiau mes gyvename pasaulyje, nors ir negalime sukišti rankų su savo antipadais. Visiškai įmanoma, kad jie taip pat kažkur gyvena.
Tikriausiai visos šiandien stebimos galaktikos yra sudarytos iš paprastos materijos. Priešingu atveju jų ribos būtų beveik nuolatinio sunaikinimo su aplinkiniais dalykais zona, ji būtų matoma iš tolo. Žemės observatorijos registruotų sunaikinimo metu susidariusias energijos kvantas. Kol tai neįvyks.
Tai, kad Visatoje yra pastebimų antimedžiagos kiekių, gali būti atradimas kažkur kosmose (Žemėje dėl didelio materijos tankio akivaizdžiai nenaudinga ieškoti antihelio branduolių). Du antiprotonai, du antineutronai. Antidalelės, sudarančios tokį branduolį, reguliariai gaminamos susidūrus su didelės energijos dalelėmis antžeminiuose greitintuvuose ir natūraliai, kai materiją bombarduoja kosminiai spinduliai. Jų atradimas mums nieko nesako. Bet antihelio gali susidaryti tokiu pačiu būdu, jei keturios jo sudedamosios dalelės tuo pačiu metu gimsta vienoje vietoje. Tai negali būti vadinama visiškai neįmanoma, tačiau toks įvykis visoje Visatoje įvyksta maždaug kartą per penkiolika milijardų metų, tai yra gana panašiai kaip jo egzistavimo laikas.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Pasirengimas oro baliono paleidimui su kosminių dalelių detektoriumi kaip BESS eksperimento dalis. Detektorius matomas priekiniame plane ir sveria 3 tonas. / & kopijuoti; i.wp-b.com
Todėl antihelio aptikimas gali būti vertinamas, jei ne pasveikinimas iš antipodų, tada kaip įrodymas, kad kažkur kosmoso gilumoje plūduriuoja tinkamo dydžio antimaterijos gabalas. Taigi jis skrido iš ten.
Deja, pakartotiniai bandymai ieškoti antihelio viršutiniuose žemės atmosferos sluoksniuose ar artėjant prie jo dar neatnešė sėkmės. Žinoma, tai yra atvejis, kai „tai, kad ant rankų nėra pistoleto pėdsakų, nieko neįrodo“. Gali būti, kad skristi buvo tiesiog labai toli (milijardų šviesmečių tvarka), o patekti į mažą detektorių mažoje planetoje yra dar sunkiau. Ir tikrai, jei detektorius būtų jautresnis (ir brangesnis), mūsų šansai pasisekti būtų didesni.
Prieštaringos žvaigždės, jei jos būtų buvusios gamtoje, vykdant termobranduolines reakcijas sukeltų tą patį antineutrinų srautą kaip ir paprastos žvaigždės - jų antipodų srautą. Tie patys antineutrinai turėtų susidaryti antisupernovos sprogimų metu. Kol kas nei vienas, nei kitas nebuvo atrastas, tačiau reikia pastebėti, kad neutrinų astronomija paprastai žengia pirmuosius žingsnius.
Detektorius „Sudbury Neutrino Observatory“(SNO), Kanada. / & kopijuoti; squarespace.com
Bet kokiu atveju, kol kas neturime patikimos informacijos apie tai, ar Visatoje yra pastebimų antimaterijos kiekių.
Tai yra gerai ir blogai tuo pačiu metu. Tai blogai, nes pagal šiuolaikines sąvokas jau pirmosiomis akimirkomis po Didžiojo sprogimo susiformavo ir materija, ir antimaterija. Vėliau jie sunaikinti, todėl atsirado kosminė radiacija. Fotonų skaičius jame yra labai didelis, jis yra maždaug milijardą kartų didesnis už baronų (t. Y. Protonų ir neutronų) skaičių Visatoje. Kitaip tariant, kažkada, laiko pradžioje, medžiaga Visatoje pasirodė milijardąja dalimi daugiau nei antimaterija. Tada visi „nereikalingi“išnyko, sunaikinti ir liko viena milijardoji dalis. Rezultatas yra tai, kas specialiojoje literatūroje vadinama baronų asimetrija.
Fizikams disbalansas yra problema, nes ji turi būti kažkaip paaiškinta. Bent jau tų objektų, kurie visais kitais aspektais elgiasi simetriškai, atveju.
Bet mums (taip pat ir fizikams) tai yra gerai, nes esant tokiam pat kiekiui materijos ir antimaterijos būtų visiškai sunaikinta, Visata būtų tuščia, ir niekas negalėtų užduoti klausimų.
Sacharovo sąlygos
Mokslininkai suvokė didelę kosmologinę problemą kadaise XX amžiaus viduryje. Sąlygas, kuriomis Visata tampa tokia, kokią mes matome, 1967 m. Suformulavo Andrejus Sacharovas ir nuo to laiko ji buvo „bendros vietos“teminei literatūrai, bent jau rusų ir anglų kalbomis. Labai supaprastinta forma jie atrodo taip.
Pirma, esant tam tikroms sąlygoms, kurios tikriausiai egzistavo ankstyvojoje Visatoje, fizikos dėsniai materijai ir antimedžiagai vis tiek veikia skirtingai.
Antra, šiuo atveju baronų skaičius gali būti neišsaugotas, t.y., baronų skaičius po reakcijos nėra lygus skaičiui prieš jį.
Trečia, procesas turi vykti sprogstamai, ty jis turi būti ne pusiausvyros. Tai svarbu, nes pusiausvyroje medžiagų koncentracija linkusi suvienodėti, ir mums reikia kažko kitokio.
A. D. Sacharovas, 1960 m. Pabaiga. / & kopijuoti; thematicnews.com
Čia baigiasi visuotinai priimta paaiškinimo dalis, o paskui per pusę amžiaus karaliauja hipotezės. Šiuo metu autoritetingiausias įvykis yra susijęs su elektrinio variklio sąveika. Pažvelkime į ją atidžiau.
Virimo vieta
Norėdami paaiškinti, kas nutiko mūsų reikalui, turėsime sutramdyti savo vaizduotę ir įsivaizduoti, kad Visatoje yra tam tikras laukas. Mes dar nieko nežinome apie jo egzistavimą ir savybes, išskyrus tai, kad jis yra susijęs su materijos ir antimaterijos pasiskirstymu erdvėje ir tam tikru mastu yra panašus į temperatūrą, prie kurios esame įpratę, visų pirma, ji gali įgyti didesnes ir mažesnes vertes, iki tam tikro lygio, kurį galima palyginti. virimo taškas.
Iš pradžių visatoje esanti materija yra mišrioje būsenoje. Aplink labai „karšta“- citatos čia gali būti praleistos, nes įprasta temperatūra taip pat labai aukšta, bet mes kalbame apie jos įsivaizduojamą analogą. Šis analogas "verda" - maksimali vertė.
Kai erdvė plečiasi, „lašai“pradeda kondensuotis nuo pradinių „garų“, kuriuose jie yra „vėsesni“. Kol kas viskas atrodo lygiai taip pat kaip ir su vandeniu - jei perkaitintas garas yra inde, kurio tūris padidėja pakankamai greitai, tada įvyksta adiabatinis aušinimas. Jei jis pakankamai stiprus, dalis vandens iškris kaip skystis.
Iš garo kondensuotas vanduo. / & kopijuoti; 3.bp.blogspot.com
Kažkas panašaus nutinka ir su materija erdvėje. Augant Visatos tūriui, „lašų“skaičius ir dydis didėja. Bet tada prasideda kažkas, neturintis analogų pasaulyje, prie kurio esame įpratę.
Dalelių ir antidalelių įsiskverbimo į „lašus“sąlygos nėra vienodos, dalelėms yra šiek tiek lengviau tai padaryti. Dėl to pažeidžiama pradinė koncentracijų lygybė, sutirštintame „skystyje“yra šiek tiek daugiau medžiagos, o „virimo fazėje“- jo antipodas. Tokiu atveju bendras baronų skaičius nesikeičia.
Ir tada „virimo fazėje“pradeda veikti sąveikaujančių elektrinių laukų laukų kvantiniai efektai, kurie, regis, neturėtų pakeisti baronų skaičiaus, o iš tikrųjų išlyginti dalelių ir antidalelių skaičių. Griežtai tariant, šis procesas vyksta ir „lašais“, tačiau ten jis nėra toks efektyvus. Taigi sumažėja bendras antidalelių skaičius. Tai parašyta trumpai ir, žinoma, labai supaprastinta, tiesą sakant, viskas yra daug įdomiau, tačiau dabar nesileisime į gilią teoriją.
Du paaiškinimai, paaiškinantys situaciją, yra du. Pastebėtas faktas, kad elektromagnetinio triukšmo sąveika yra kiekybinė, ji buvo aptikta dar 1976 m. Dalelių įsiskverbimo į kondensacijos zoną tikimybės skirtumas yra apskaičiuotas faktas, todėl hipotetinis. Pats laukas, kuris „verda“, o po to vėsta, dar nėra aptiktas. Formuojant teoriją buvo manoma, kad tai yra Higso laukas, tačiau atradus garsųjį bozoną paaiškėjo, kad jis su tuo neturėjo nieko bendra. Visiškai įmanoma, kad jo atidarymas vis dar laukia sparnų. O gal ne - ir tada kosmologams teks sugalvoti kitus paaiškinimus. Visata to laukė penkiolika milijardų metų, ji gali laukti dar vieno.
Sergejus Sysoevas