En af de mest interessante opgaver, moderne videnskab står over for, er at optrevle universets mysterier. Det er kendt, at alt i verden består af stof eller substans. Men ifølge videnskabsmænds antagelser blev der i øjeblikket af Big Bang ikke kun stoffet, der udgør alle objekterne i den omgivende verden, dannet, men også det såkaldte antistof, antistof og derfor antipartiklerne af sag.
Elektronens antipartikel
Den første antipartikel, hvis eksistens blev forudsagt og derefter videnskabeligt bevist, var positronen.
For at forstå oprindelsen af denne antipartikel er det værd at henvise til atomets struktur. Det er kendt, at kernen i et atom indeholder protoner (positivt ladede partikler) og neutroner (partikler, der ikke har en ladning). Elektroner cirkulerer i dets baner - partikler med en negativ elektrisk ladning.
Positron er elektronens antipartikel. Den har en positiv ladning. I fysik ser symbolet for en positron således ud: e+ (symbolet, der bruges til at betegne en elektron ere-). Denne antipartikel fremkommer som et resultat af radioaktivt henfald.
Hvordan adskiller en positron sig fra en proton?
Positronens ladning er positiv, så dens forskel fra elektronen og neutronen er tydelig. Men protonen har i modsætning til elektronen og neutronen også en positiv ladning. Nogle mennesker begår den fejl at tro, at en positron og en proton i bund og grund er den samme ting.
Forskellen er, at en proton er en partikel, en del af stoffet, stof, der udgør vores verden, som er en del af hver atomkerne. Positronen er elektronens antipartikel. Det har intet med protonen at gøre, bortset fra en positiv ladning.
Hvem opdagede positronen?
For første gang blev eksistensen af positronen foreslået af den engelske fysiker Paul Dirac i 1928. Hans hypotese var, at en antipartikel med positiv ladning svarer til elektronen. Derudover foreslog Dirac, at begge partikler efter at have mødt hinanden ville forsvinde og frigive en stor mængde energi i processen. En anden af hans hypoteser var, at der er en omvendt proces, hvor en elektron og en partikel optræder, som er omvendt til den. Billedet viser sporene af en elektron og dens antipartikler
Adskillige år senere opdagede fysiker Carl Anderson (USA), der fotograferede partikler med et skykammer og studerede deres spor, spor af partikler, der ligner elektroner. Imidlertid havde sporene en omvendt krumning fra magnetfeltet. Derfor var deres ladning positiv. Forholdet mellem partikelladning og masse var det samme som for en elektron. Således blev Diracs teori bekræftet eksperimentelt. Andersen gavDenne antipartikel kaldes positronen. For sin opdagelse blev videnskabsmanden tildelt Nobelprisen i fysik.
Det koblede system af elektron og positron kaldes "positronium".
Annihilation
Udtrykket "tilintetgørelse" er oversat som "forsvinden" eller "ødelæggelse". Da Paul Dirac foreslog, at partikelelektronen og elektronens antipartikel vil forsvinde ved en kollision, var det deres udslettelse, der var meningen. Med andre ord beskriver dette udtryk processen med interaktion mellem stof og antistof, hvilket fører til deres gensidige forsvinden og frigivelse af energiressourcer under denne proces. Som sådan sker ødelæggelsen af stof ikke, den begynder kun at eksistere i en anden form.
Under kollisionen mellem en elektron og en positron, produceres fotoner - kvanta af elektromagnetisk stråling. De har hverken ladning eller hvilemasse.
Der er også en omvendt proces kaldet "fødsel af et par". I dette tilfælde vises partiklen og antipartiklen som et resultat af elektromagnetisk eller anden interaktion.
Selv når en positron og en elektron kolliderer, frigives energi. Det er nok at forestille sig, hvad kollisionen af mange partikler med antipartikler vil føre til. Energipotentialet ved udslettelse for menneskeheden er uvurderligt.
Antiproton og antineutron
Det er logisk at antage, at eftersom elektronens antipartikel findes i naturen, så bør andre fundamentale partiklerhar antipartikler. Antiprotonen og antineutronen blev opdaget i henholdsvis 1955 og 1956. En antiproton har en negativ ladning, en antineutron har ingen ladning. Åbne antipartikler kaldes antinukleoner. Antistof har således følgende form: atomkerner består af antinukleoner, og positroner kredser om kernen.
I 1969 blev den første isotop af antihelium opnået i USSR.
I 1995 blev antibrint udviklet på CERN (det europæiske nuklear forskningslaboratorium).
At få antistof og dets betydning
Som det blev sagt, er antipartiklerne fra elektronen, protonen og neutronen i stand til at tilintetgøre med deres oprindelige partikler og generere energi under kollisionen. Derfor er studiet af disse fænomener af stor betydning for forskellige videnskabsområder.
At få antistof er en ekstremt lang, besværlig og dyr proces. Til dette bygges specielle partikelacceleratorer og magnetfælder, som skal holde på det resulterende antistof. Antistof er det dyreste stof til dato.
Hvis produktionen af antistof kunne sættes i gang, ville menneskeheden være forsynet med energi i mange år. Derudover kunne antistof bruges til at skabe raketbrændstof, fordi dette brændstof i virkeligheden ville være opnået blot ved kontakt mellem antistof og et hvilket som helst stof.
Antimatter Threat
Som mange opdagelser gjort af mennesker, kan opdagelsen af elektron- og nukleon-antipartikler give menneskeren alvorlig trussel. Alle kender kraften i atombomben og den ødelæggelse, den kan forårsage. Men eksplosionens kraft under stoffets kontakt med antistof er kolossal og mange gange større end kraften fra en atombombe. Således, hvis en "anti-bombe" bliver opfundet en dag, vil menneskeheden sætte sig selv på randen af selvdestruktion.
Hvilke konklusioner kan vi drage?
- Universet består af stof og antistof.
- Elektronens og nukleonernes antipartikler kaldes "positron" og "antinukleoner".
- Antipartikler har den modsatte ladning.
- Kollisionen mellem stof og antistof fører til udslettelse.
- Udslettelsesenergien er så stor, at den både kan tjene en persons gavn og true hans eksistens.
