Една от най-интересните задачи пред съвременната наука е разкриването на мистериите на Вселената. Известно е, че всичко в света се състои от материя или субстанция. Но, според предположенията на учените, в момента на Големия взрив се е образувало не само веществото, което изгражда всички обекти на околния свят, но и така наречената антиматерия, антиматерия и следователно античастиците на важно.
Античастица на електрона
Първата античастица, чието съществуване е предсказано и след това научно доказано, е позитронът.
За да разберем произхода на тази античастица, си струва да се обърнем към структурата на атома. Известно е, че ядрото на атома съдържа протони (положително заредени частици) и неутрони (частици, които нямат заряд). По орбитите му циркулират електрони - частици с отрицателен електрически заряд.
Позитронът е античастицата на електрона. Има положителен заряд. Във физиката символът за позитрон изглежда така: e+ (символът, използван за обозначаване на електрон еe-). Тази античастица се появява в резултат на радиоактивен разпад.
По какво се различава позитронът от протона?
Зарядът на позитрона е положителен, така че разликата му от електрона и неутрона е очевидна. Но протонът, за разлика от електрона и неутрона, също има положителен заряд. Някои хора правят грешката да вярват, че позитрон и протон са по същество едно и също нещо.
Разликата е, че протонът е частица, част от веществото, материята, която изгражда нашия свят, която е част от всяко атомно ядро. Позитронът е античастицата на електрона. Няма нищо общо с протона, освен положителен заряд.
Кой открива позитрона?
За първи път съществуването на позитрон е предложено от английския физик Пол Дирак през 1928 г. Неговата хипотеза е, че античастица с положителен заряд съответства на електрона. Освен това Дирак предположи, че след срещата и двете частици ще изчезнат, отделяйки голямо количество енергия в процеса. Друга негова хипотеза е, че има обратен процес, при който се появяват електрон и частица, които са обратни на него. Снимката показва следите на електрон и неговите античастици
Няколко години по-късно физикът Карл Андерсън (САЩ), снимайки частици с облачна камера и изучавайки техните следи, открива следи от частици, подобни на електроните. Въпреки това пистите имаха обратна кривина от магнитното поле. Следователно зарядът им беше положителен. Съотношението на заряда на частиците към масата беше същото като това на електрона. Така теорията на Дирак беше потвърдена експериментално. Андерсън дадеТази античастица се нарича позитрон. За своето откритие ученият е удостоен с Нобелова награда по физика.
Свързаната система от електрон и позитрон се нарича "позитроний".
Унищожение
Терминът "унищожение" се превежда като "изчезване" или "унищожение". Когато Пол Дирак предположи, че електронът на частицата и античастицата на електрона ще изчезнат при сблъсък, се има предвид тяхното унищожаване. С други думи, този термин описва процеса на взаимодействие между материя и антиматерия, което води до тяхното взаимно изчезване и освобождаването на енергийни ресурси по време на този процес. Като такова, унищожаването на материята не настъпва, тя само започва да съществува в различна форма.
По време на сблъсъка на електрон и позитрон се получават фотони - кванти на електромагнитно излъчване. Те нямат нито заряд, нито маса на почивка.
Има и обратен процес, наречен "раждане на двойка". В този случай частицата и античастицата се появяват в резултат на електромагнитно или друго взаимодействие.
Дори когато един позитрон и един електрон се сблъскат, енергията се освобождава. Достатъчно е да си представим до какво ще доведе сблъсъкът на много частици с античастици. Енергийният потенциал на унищожението за човечеството е безценен.
Антипротон и антинеутрон
Логично е да се предположи, че тъй като античастицата на електрона съществува в природата, тогава други фундаментални частици трябваимат античастици. Антипротонът и антинеутронът са открити съответно през 1955 и 1956 г. Антипротонът има отрицателен заряд, антинеутронът няма заряд. Отворените античастици се наричат антинуклони. Така антиматерията има следната форма: ядрата на атомите се състоят от антинуклони, а позитроните орбитират около ядрото.
През 1969 г. първият изотоп на антихелий е получен в СССР.
През 1995 г. антиводородът е разработен в CERN (Европейската лаборатория за ядрени изследвания).
Получаване на антиматерия и нейното значение
Както беше казано, античастиците на електрона, протона и неутрона са в състояние да унищожат с оригиналните си частици, генерирайки енергия по време на сблъсъка. Следователно изучаването на тези явления е от голямо значение за различни области на науката.
Получаването на антиматерия е изключително дълъг, трудоемък и скъп процес. За това се изграждат специални ускорители на частици и магнитни капани, които трябва да задържат получената антиматерия. Антиматерията е най-скъпото вещество до момента.
Ако производството на антиматерия можеше да бъде пуснато в поток, тогава човечеството щеше да бъде снабдено с енергия за много години. Освен това антиматерията може да се използва за създаване на ракетно гориво, тъй като всъщност това гориво би било получено просто от контакта на антиматерия с което и да е вещество.
Заплаха от антиматерия
Както много открития, направени от човека, откриването на електронни и нуклонни античастици може да даде на хоратасериозна заплаха. Всеки знае силата на атомната бомба и разрушенията, които тя може да причини. Но силата на експлозията при контакта на материята с антиматерията е колосална и многократно по-голяма от силата на атомна бомба. По този начин, ако един ден бъде изобретена „антибомба“, човечеството ще се постави на ръба на самоунищожението.
Какви заключения можем да направим?
- Вселената е съставена от материя и антиматерия.
- Античастиците на електрона и нуклоните се наричат "позитрон" и "антинуклон".
- Античастиците имат обратен заряд.
- Сблъсъкът на материя и антиматерия води до унищожение.
- Енергията на унищожението е толкова голяма, че може едновременно да служи в полза на човек и да застраши съществуването му.
