Антиматерия была впервые предсказана в 1928 году физиком Полем Дираком. Он разработал уравнение, которое описывало поведение электрона с учетом эффектов, связанных с теорией относительности. В процессе расчетов Дирак понял, что для каждой частицы, такой как электрон, должна существовать соответствующая античастица, имеющая ту же массу, но противоположный заряд. В случае электрона эта античастица называется позитрон.
Относительно недавно был проведен интересный эксперимент, который подтвердил, что антиматерия ведёт себя также, как материя в гравитационном поле. Или, если упростить - антиматериальное яблоко тоже упадёт на голову Ньютону. Тогда интерес к антиматерии резко подпрыгнул.
Первое подтверждение существования антиматерии было получено в 1932 году, когда физики Карл Дэвисон и Дуглас Гарридж в лаборатории Кавендиша в Кембридже обнаружили позитроны. Они увидели следы, которые эти позитроны оставили в детекторе, что подтвердило предсказания Дирака.
С тех пор ученые нашли антиматерию и в других формах. Они смогли создать и изучать антиматерию в лабораториях, например, с помощью ускорителей частиц. В результате экспериментов были получены антипроны и антигелий, а также изучены взаимодействия между материей и антиматерией, что подтвердило, что антиматерия является важной частью физической реальности.
В лабораторных условиях античастицы рождаются при взаимодействиях частиц на ускорителях. Если сильно упрощать, то пара частица-античастица "выпрыгивает" при столкновениях частиц на коллайдере.
Но откуда берётся антиматерия изначально если так можно выразиться? Тут всё довольно занятно.
В естественных условиях античастицы рождаются при взаимодействии первичных космических лучей с веществом, например, атмосферы Земли, а также в окрестностях пульсаров и активных ядер галактик.
В простом случае любой нейтральный бозон может создать пару частица-античастица, пока поступающая энергия взаимодействия превышает пороговую энергию для создания этой пары. Таких процессов протекают сотни и миллионы ежесекундно.
Антиматерия буквально падает на нас из космоса с различной скоростью - до 100 частиц на квадратный метр в час. А бананы, содержащие калий 40, испускают позитроны (электроны-антиматерии) со скоростью 3 частицы каждые 2 часа.
Античастицы будут лететь при ядерных реакциях. Если кинетические энергии сталкивающихся нуклонов очень высоки, то возможны реакции рождения нуклонных пар, в том числе с образованием античастиц. Например, позитроны, образующиеся при естественном радиоактивном распаде, быстро аннигилируют с электронами, образуя пары гамма-лучей. Это как раз история про бананы.
Наши собственные кости, содержащие значительное количество калия-40, также постоянно излучают позитроны. Исследователи тоже успешно производят антивещество с помощью ускорителя частиц.
Эффективность производства и стоимость хранения антивещества делает его производство чрезвычайно дорогостоящим, поэтому повсеместно это не распространенно. Так, для производства 1 грамма антивещества потребуется 25 000 000 000 000 мегаватт-часов энергии. Это исключает всякие интересные идеи относительно того, что можно использовать аннигиляцию для генерации энергии.
⚠️ На всякий случай потихоньку переношу материалы с ДЗЕНа в Телеграм и делаю архив. Мало ли что...Читайте лучшие статьи с канала здесь и не забывайте подписаться!
---
⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи! Обновления каждый день!
✅ Здесь можно задать любой вопрос и получить консультацию или отправить донат!
👉💖 Ставьте лайки материалу, подписывайтесь на проект!