A modern tudomány előtt álló egyik legérdekesebb feladat az univerzum titkainak megfejtése. Köztudott, hogy a világon minden anyagból vagy anyagból áll. Ám a tudósok feltételezései szerint az Ősrobbanás pillanatában nem csak a környező világ összes tárgyát alkotó anyag keletkezett, hanem az úgynevezett antianyag, antianyag és így az antirészecskék is. számít.
Az elektron antirészecskéje
Az első antirészecske, amelynek létezését megjósolták, majd tudományosan bizonyították, a pozitron volt.
Az antirészecske eredetének megértéséhez érdemes az atom szerkezetére hivatkozni. Ismeretes, hogy az atommag protonokat (pozitív töltésű részecskéket) és neutronokat (töltés nélküli részecskéket) tartalmaz. A pályáján elektronok keringenek – negatív elektromos töltésű részecskék.
A pozitron az elektron antirészecskéje. Pozitív töltése van. A fizikában a pozitron szimbóluma így néz ki: e+ (az elektron jelölésére használt szimbólume-). Ez az antirészecske a radioaktív bomlás eredményeként jelenik meg.
Miben különbözik a pozitron a protontól?
A pozitron töltése pozitív, így nyilvánvaló a különbsége az elektrontól és a neutrontól. De a protonnak, az elektrontól és a neutrontól eltérően, pozitív töltése is van. Vannak, akik azt a hibát követik el, hogy azt hiszik, hogy a pozitron és a proton lényegében ugyanaz.
A különbség az, hogy a proton egy részecske, a világunkat alkotó anyag, anyag része, amely minden atommag része. A pozitron az elektron antirészecskéje. Semmi köze a protonhoz, kivéve a pozitív töltést.
Ki fedezte fel a pozitront?
Először Paul Dirac angol fizikus javasolta a pozitron létezését 1928-ban. Hipotézise az volt, hogy az elektronnak egy pozitív töltésű antirészecske felel meg. Ezenkívül Dirac azt javasolta, hogy miután találkoztak, mindkét részecske eltűnik, és nagy mennyiségű energia szabadul fel a folyamat során. Egy másik hipotézise az volt, hogy van egy inverz folyamat, amelyben egy elektron és egy részecske jelenik meg, amelyek inverzek vele. A képen egy elektron nyomai és antirészecskéi láthatók
Néhány évvel később Carl Anderson (USA) fizikus, aki részecskéket fényképezett felhőkamrával, és tanulmányozta a nyomaikat, elektronokhoz hasonló részecskék nyomait fedezte fel. A pályák azonban a mágneses tértől fordított görbülettel rendelkeztek. Ezért a töltésük pozitív volt. A részecsketöltés és a tömeg aránya megegyezett az elektronéval. Így Dirac elméletét kísérletileg megerősítették. Anderson adtaEzt az antirészecskét pozitronnak nevezik. Felfedezéséért a tudós fizikai Nobel-díjat kapott.
Az elektron és a pozitron összekapcsolt rendszerét "pozitróniumnak" nevezik.
Megsemmisítés
A "megsemmisítés" kifejezést "eltűnésnek" vagy "megsemmisítésnek" fordítják. Amikor Paul Dirac azt javasolta, hogy a részecske elektronja és az elektron antirészecskéje egy ütközés során eltűnnek, ez a megsemmisülésük volt a cél. Más szavakkal, ez a kifejezés az anyag és az antianyag közötti kölcsönhatás folyamatát írja le, ami ezek kölcsönös eltűnéséhez és energiaforrások felszabadulásához vezet a folyamat során. Mint ilyen, az anyag pusztulása nem következik be, csak más formában kezd létezni.
Egy elektron és egy pozitron ütközése során fotonok keletkeznek – az elektromágneses sugárzás kvantumai. Sem töltés, sem nyugalmi tömeg nincs.
Van egy fordított folyamat is, az úgynevezett "pár születése". Ebben az esetben a részecske és az antirészecske elektromágneses vagy egyéb kölcsönhatás eredményeként jelenik meg.
Még ha egy pozitron és egy elektron ütközik, energia szabadul fel. Elég csak elképzelni, mihez fog vezetni sok részecske ütközése antirészecskékkel. Az emberiség számára a megsemmisítés energiapotenciálja felbecsülhetetlen.
Antiproton és antineutron
Logikusan feltételezhető, hogy mivel az elektron antirészecskéje létezik a természetben, ezért más alapvető részecskéknek isantirészecskék vannak. Az antiprotont 1955-ben és az antineutront 1956-ban fedezték fel. Az antiprotonnak negatív töltése van, az antineutronnak nincs töltése. A nyitott antirészecskéket antinukleonoknak nevezzük. Így az antianyagnak a következő formája van: az atommagok antinukleonokból állnak, és pozitronok keringenek az atommag körül.
1969-ben a Szovjetunióban nyerték el az antihélium első izotópját.
1995-ben a CERN-ben (az európai nukleáris kutatólaboratóriumban) fejlesztették ki az antihidrogént.
Az antianyag megszerzése és jelentése
Mint mondták, az elektron, proton és neutron antirészecskéi képesek megsemmisülni eredeti részecskéikkel, energiát generálva az ütközés során. Ezért ezeknek a jelenségeknek a tanulmányozása nagy jelentőséggel bír a tudomány különböző területei számára.
Az antianyag beszerzése rendkívül hosszú, fáradságos és költséges folyamat. Ehhez speciális részecskegyorsítókat és mágneses csapdákat építenek, amelyeknek meg kell tartaniuk a keletkező antianyagot. Az antianyag a mai napig a legdrágább anyag.
Ha az antianyag termelését be lehetne indítani, akkor az emberiség hosszú évekre el lenne látva energiával. Ezenkívül az antianyagot rakéta-üzemanyag előállítására is fel lehet használni, mert valójában ezt az üzemanyagot egyszerűen az antianyagnak bármilyen anyaggal való érintkezéséből nyerték volna.
Antianyag fenyegetés
Mint sok ember által tett felfedezés, az elektron- és nukleonantirészecskék felfedezése iskomoly fenyegetés. Mindenki ismeri az atombomba erejét és az általa okozott pusztítást. De az anyagnak az antianyaggal való érintkezése során fellépő robbanás ereje kolosszális, és sokszor nagyobb, mint egy atombomba. Így, ha egy napon feltalálnak egy "antibombát", az emberiség az önpusztítás szélére kerül.
Milyen következtetéseket vonhatunk le?
- A világegyetem anyagból és antianyagból áll.
- Az elektron és a nukleonok antirészecskéit „pozitronnak” és „antinukleonnak” nevezik.
- Az antirészecskék töltése ellentétes.
- Az anyag és az antianyag ütközése a megsemmisüléshez vezet.
- A megsemmisítés energiája olyan nagy, hogy egyszerre szolgálhatja az ember javát és veszélyeztetheti a létezését.
