Думаете, антиматерия - выдумка фантастов? Как бы не так!
Когда-то идея о существовании вывернутого наизнанку мира казалась дикой. Мысль о существовании частиц, противоположных привычным электронам и протонам, могла показаться дикой.
Но уже почти 100 лет назад ученые доказали: частицы-противоположности привычным электронам и протонам - существуют.
Антивещество не просто научная гипотеза. Оно реальный объект исследования.
Не поверите, антивещество состоит из тех же атомов, что и обычное вещество, с той лишь разницей, что атомы антиматерии состоят из античастиц. Это антипротоны, антинейтроны и позитроны.
Согласитесь, звучит сложно. Но не торопитесь с выводами!
ВЕЩЕСТВО ИЗ ЗАЗЕРКАЛЬЯ
Представьте себе, что антивещество - это как зеркальное отражение обычного вещества. Но разница есть, конечно. Иначе зачем бы весь этот сыр-бор был нужен?
У античастиц есть важная особенность - противоположный заряд.
Если электроны заряжены отрицательно, то их “собратья из зазеркалья” - позитроны - положительно.
Протоны заряжены положительно, следовательно антипротоны - отрицательно. Даже нейтроны, которые, казалось бы, нейтральны, - имеют свою антиверсию. Ага, антинейтроны тоже существуют, хотя они и лишены электрического заряда.
Ну хорошо, скажете вы, существуют себе антиподы и что с того?
А вот что.
При столкновении частиц с античастицами происходит аннигиляция от лат. annihilatio - “полное уничтожение; отмена”.
Обе частицы сходятся вместе лишь для того, чтобы навсегда исчезнуть. И высвободить огромное количество энергии.
Процесс поистине удивительный. Сами посудите, это как если бы два человека разошлись в разные стороны и вдруг бесследно исчезли, оставив за собой мощнейший энергетический след.
Вот почему антиматерия всегда была предметом огромного интереса ученых и… фантастов конечно же.
ГИПОТЕЗЫ “ДОВЕЛИ” ДО ЭКСПЕРИМЕНТОВ
Открытие античастиц стало важнейшей вехой в физике. В ХХ веке впервые был доказан факт: мир материи не является таким стабильным, как считалось.
До открытия антивещества физики были уверены - элементарные частицы вечны. Так было, пока аннигиляция не показала - материя способна исчезать бесследно.
В 1932 году американский физик Карл Андерсон доказал, что в противовес электрону существует антипод - позитрон. Можно сказать, с этого момента начались прицельные исследования антиматерии.
Позже, уже в 1955, на ускорителе частиц были обнаружены антипротоны. И это стало настоящей сенсацией!
Сами представьте, что почувствовали исследователи, когда пронаблюдали некое вещество, которое бесследно исчезало при контакте с “обычной” материей.
Невероятно! Но доказательства появились.
Как отметил Джулиан Швингер, один из создателей квантовой электродинамики, процесс рождения антиматерии можно было предсказать ещё в 1951 году.
Но случилось так, как случилось.
А спустя несколько десятилетий, ученые из ЦЕРН (CERN) сделали ещё одно важное открытие: полученный в ускорителе антиводород ведет себя под воздействием гравитации точно так же, как и обычный водород.
“Эйнштейн снова оказался прав!” - заявили ученые, когда подтвердили - антиматерия падает вниз. Законы гравитации, вероятно, работают для любого вещества.
Отлично! Но почему мы в жизни никакой антиматерии не наблюдаем?
ГДЕ СКРЫВАЕТСЯ АНТИМАТЕРИЯ
Антиматерия - субстанция редкая. Найти ее в нашей Вселенной - задача не из легких. Возникает логичный предположение: частицы и античастицы должны образовываться в равных количествах. Иначе ведь не достичь равновесия. Но где тогда прячется антиматерия, почему мы с ней не сталкиваемся?
Считается, что во Вселенной антиматерии было в изобилии. Но только в момент, сразу после Большого взрыва. И материи и антиматерии образовалось предостаточно, только вот аннигиляция свела на нет ее существование.
Не знаю, как у вас, но в моей голове с трудом укладывается: почему наш мир состоит из обычной так хорошо нам известной материи? Если ее антипод поначалу был столь же распространен, почему “выбор” пал не в пользу антивещества?
Надо заметить, ученые всерьез ломают головы над этим вопросом.
Тем более, когда известно - антиматерия продолжает рождаться в активных галактиках. Она существует.
Возможно, есть даже целые галактики-антиподы, которые целиком и полностью состоят из антивещества.
Ух! Даже дух захватывает. И совсем не хочется думать, что будет, когда встретятся галактики из материи и антиматерии. Аннигиляцию ведь никто не отменял…
А на Земле антивещество можно встретить в верхних слоях атмосферы, когда космические лучи сталкиваются с материальными частицами нашего мира. А еще, в грозовых разрядах!
Да-да, каждый раз, когда сверкает молния, в атмосфере могут рождаться античастицы.
Однако самый надежный способ “добычи” антиматерии - специальные установки. Ускорители частиц.
Так, на Большом адронном коллайдере ученые смогли создать антипротоны. Только процесс этот невероятно сложный и дорогой.
Представьте только: для создания всего 1 грамма антивещества такими темпами, понадобится более 100 млрд лет!
ЗАЧЕМ ЧЕЛОВЕЧЕСТВУ СВЯЗЫВАТЬСЯ С АНТИМАТЕРИЕЙ?
Антиматерия - это своего рода энергетическая сгусток. При аннигиляции всего 1 грамма антивещества выделяется энергия, эквивалентная использованию 1000 тонн угля.
Впечатляет, не правда ли?
Но пока процесс создания антивещества настолько неэффективен и дорог, что получить хотя бы несколько граммов становится невыполнимой задачей. Да, к тому же и хранение антивещества - проблема.
Как “изолировать” его от материи, чтобы исключить неконтролируемую аннигиляцию?
Тем не менее, перспективы использования антиматерии захватывают воображение. Представьте только, для полета на Марс понадобилось бы всего несколько граммов антиводорода!
Но опять же, вопрос хранения пока из разряда неразрешимых.
Ученые, правда, двигаются в направлении решения этой задачи. Уже нашли способ удерживать антиатомы в магнитных ловушках на несколько минут. Но этого явно недостаточно для решения масштабных задач. Так что, космические путешествия за счет беспощадного танца материи и антиматерии - пока подождут.
Но не всё так абстрактно. Прикладное применение антивещества существует. Позитроны уже применяют в медицине для диагностики онкологических заболеваний.
В материаловедении их тоже используют. Для исследования структуры полупроводников и определения микродефектов в материалах.
АНТИМАТЕРИЯ ПОМОГАЕТ В РАЗГАДКЕ ТАЙН ВСЕЛЕННОЙ
Антиматерия - не только мечты о будущем. Она приоткрывает загадки прошлого.
Астрономические наблюдения показывают - Млечный Путь может быть “населен” антивеществом.
Уже сейчас определили, что молодые нейтронные и кварковые звезды создают невероятно мощные электрические поля. Позитроны и электроны рождаются буквально из вакуума.
Есть гипотеза, будто они определяют космологические гамма-всплески, которые влияют даже на биосферу Земли.
Но главный вопрос, который стоит перед физиками, почему все-таки антивещества так мало?
Эксперименты, такие, например, как исследования распада B-мезонов, позволяют приблизить момент истины.
Сейчас научному миру очевидно - в поведении материи и антиматерии есть различия. Но пока что остается непостижимым, почему наш мир был создан именно таким, какой он есть?
Согласитесь, все это звучит как захватывающий сюжет научной фантастики.
Всего каких-то 20 лет назад античастицы получали лишь десятками и удерживали микросекунды.
Как знать, может пройдет лет десять, и ученые получат уже количество антивещества, измеряемое микрограммами. Что думаете?
Благодарю вас за 👍, который вы ставите публикациям. А комментарии под статьей помогают найти интересные темы.
Спасибо, что помогаете каналу развиваться.
Не забывайте подписаться на канал - наши читатели узнаю́т больше, когда вникают в Суть явлений
