10 Faktů, Které Možná Nevíte O Antihmotě - Alternativní Pohled

Obsah:

10 Faktů, Které Možná Nevíte O Antihmotě - Alternativní Pohled
10 Faktů, Které Možná Nevíte O Antihmotě - Alternativní Pohled

Video: 10 Faktů, Které Možná Nevíte O Antihmotě - Alternativní Pohled

Video: 10 Faktů, Které Možná Nevíte O Antihmotě - Alternativní Pohled
Video: "Лихач". 12 серия 2024, Březen
Anonim

Antihmota byla dlouho předmětem sci-fi. V knize a filmu Andělé a démoni se profesor Langdon snaží zachránit Vatikán před antihmotou. Kosmická loď Star Trek Enterprise používá zničující antihmotový motor k cestování rychleji než rychlost světla. Antihmota je však také předmětem naší reality. Částice antihmoty jsou prakticky totožné s jejich materiálovými partnery, kromě toho, že nesou opačný náboj a rotaci. Když antihmota narazí na hmotu, okamžitě zničí energii a to už není fikce.

Přestože bomby a lodě antihmoty založené na stejném palivu v praxi ještě nejsou možné, existuje mnoho faktů o antihmotě, která vás překvapí nebo vám umožní obnovit vaši paměť toho, co jste již věděli.

1. Antihmota měla po Velkém třesku zničit veškerou hmotu ve vesmíru

Podle teorie Velký třesk porodil hmotu a antihmotu ve stejném množství. Když se setkají, dojde k vzájemnému zničení, zničení a zůstává pouze čistá energie. Na základě toho bychom neměli existovat.

Image
Image

Ale my existujeme. A pokud to vědí fyzici, je to proto, že na každých miliard párů hmoty a antihmoty byla jedna extra částice hmoty. Fyzici se snaží co nejlépe vysvětlit tuto asymetrii.

Propagační video:

2. Antihmota je vám blíže, než si myslíte

Malé množství antihmoty neustále padá na Zemi ve formě kosmických paprsků, energetických částic z vesmíru. Tyto částice antihmoty se dostávají do naší atmosféry na úrovních od jednoho do přes sto na metr čtvereční. Vědci také mají důkaz, že antihmota je vytvářena během bouřky.

Image
Image

Existují i jiné zdroje antihmoty, které jsou nám blíže. Například banány produkují antihmotu emitováním jednoho pozitronu - ekvivalentu antihmoty elektronem - přibližně jednou za 75 minut. Je to proto, že banány obsahují malé množství draslíku-40, což je přirozeně se vyskytující izotop draslíku. Když se draslík-40 rozkládá, někdy se rodí pozitron.

Naše těla obsahují také draslík-40, což znamená, že také emitujete pozitrony. Antihmota se po kontaktu s hmotou okamžitě zničí, takže tyto částice antihmoty netrvají příliš dlouho.

3. Lidé dokázali vytvořit velmi málo antihmoty

Zničení antihmoty a hmoty má potenciál uvolnit obrovské množství energie. Gram antihmoty může způsobit výbuch velikosti jaderné bomby. Lidé však nevytvořili mnoho antihmoty, takže se není čeho bát.

Image
Image

Všechny antiprotony vytvořené v urychlovači částic Tevatron ve Fermi Laboratories váží sotva 15 nanogramů. CERN dosud produkoval pouze asi 1 nanogram. V DESY v Německu - ne více než 2 nanogramy pozitronů.

Pokud se veškerý antihmota vytvořená lidmi okamžitě zničí, jeho energie nebude stačit ani na to, aby se vařil šálek čaje.

Jde o účinnost a náklady na výrobu a skladování antihmoty. Vytvoření 1 gramu antihmoty vyžaduje asi 25 milionů miliard kilowatthodin energie a náklady přes milion miliard dolarů. Není překvapením, že antihmota je někdy uvedena jako jedna z deseti nejdražších látek na světě.

4. Existuje něco jako past na antihmotu

Chcete-li studovat antihmotu, musíte ji zabránit ničení hmotou. Vědci našli několik způsobů, jak toho dosáhnout.

Nabité antihmotové částice, jako jsou pozitrony a antiprotony, mohou být uloženy v tzv. Penningových pastích. Jsou jako malé urychlovače částic. Uvnitř se částice pohybují ve spirále, zatímco magnetická a elektrická pole jim brání v kolizi se stěnami pasti.

Image
Image

Penningové pasti však nefungují pro neutrální částice, jako je antihydrogen. Protože nemají žádné náboje, nemohou se tyto částice omezit na elektrická pole. Jsou uvězněni v Ioffeho pasti, které fungují tak, že vytvářejí prostor, kde se magnetické pole zvětšuje ve všech směrech. Částice antihmoty uvíznou v oblasti s nejslabším magnetickým polem.

Magnetické pole Země může působit jako pasti antihmoty. Antiprotony byly nalezeny v určitých zónách kolem Země - Van Allenovy radiační pásy.

5. Antihmota může padnout (v doslovném smyslu slova)

Částice hmoty a antihmoty mají stejnou hmotnost, ale liší se vlastnostmi, jako je elektrický náboj a rotace. Standardní model předpovídá, že gravitace by měla působit stejně na hmotu i antihmotu, ale to bude jistě vidět. Na tom pracují experimenty jako AEGIS, ALPHA a GBAR.

Image
Image

Pozorování gravitačního účinku na příkladu antihmoty není tak snadné, jako při pohledu na jablko padající ze stromu. Tyto experimenty vyžadují zachycení antihmoty nebo její zpomalení ochlazením na teploty těsně nad absolutní nulou. A protože gravitace je nejslabší ze základních sil, musí fyzici v těchto experimentech použít neutrální antihmotové částice, aby zabránili interakci s výkonnější silou elektřiny.

6. Antihmota je studována u moderátorů částic

Slyšeli jste o urychlovačích částic a slyšeli jste o zpomalovačích částic? V CERNu je stroj s názvem Antiproton Decelerator, ve kterém jsou antiprotony zachyceny a zpomaleny, aby studovaly jejich vlastnosti a chování.

Image
Image

V urychlovačích prstencových částic, jako je Large Hadron Collider, částice získají energetickou podporu pokaždé, když dokončí kruh. Retardéry pracují opačným způsobem: místo zrychlujících částic jsou tlačeny v opačném směru.

7. Neutrina mohou být jejich vlastní antičástice

Částice hmoty a její protimateriální partner nesou opačné náboje, což usnadňuje jejich rozlišení. Neutrinos, téměř bezhmotné částice, které zřídka interagují s hmotou, nemají žádný náboj. Vědci se domnívají, že to mohou být částice Majorany, hypotetická třída částic, které jsou jejich vlastními antičásticemi.

Image
Image

Projekty jako Majorana Demonstrator a EXO-200 mají za cíl zjistit, zda jsou neutrina skutečně částice Majorany pozorováním chování tzv. Neutrinolového dvojitého beta rozpadu.

Některá radioaktivní jádra se rozkládají současně a emitují dva elektrony a dva neutrina. Kdyby neutrina byla jejich vlastní antičástice, zničili by se po dvojím rozpadu a vědci by museli pozorovat pouze elektrony.

Hledání Majorana neutrinos může pomoci vysvětlit, proč existuje asymetrie hmoty a antihmoty. Fyzici naznačují, že Majorana neutrinos mohou být těžká nebo lehká. Plíce existují v naší době a těžká existovala bezprostředně po Velkém třesku. Těžká majorana neutrinos se rozpadla asymetricky, což vedlo ke vzniku malého množství hmoty, která naplnila náš vesmír.

8. Antihmota se používá v medicíně

PET, PET (pozitronová emisní topografie) používá pozitrony k vytváření obrazů těla s vysokým rozlišením. Radioaktivní izotopy emitující pozitrony (jako ty, které jsme našli v banánech) se váží na chemické látky, jako je glukóza v těle. Vstřikují se do krevního řečiště, kde se přirozeně rozkládají a emitují pozitrony. Ty se zase setkávají s tělními elektrony a ničí. Annihilation produkuje gama paprsky, které jsou zvyklé na konstrukci obrazu.

Image
Image

Vědci z projektu ACE v CERNu studují antihmotu jako potenciálního kandidáta na léčbu rakoviny. Lékaři již přišli na to, že mohou nasměrovat paprsky částic na nádory, přičemž uvolňují energii až poté, co bezpečně projdou zdravou tkání. Použití antiprotonů přidá další výbuch energie. Ukázalo se, že tato technika je účinná při léčbě křečků, ale dosud nebyla testována na lidech.

9. Antihmota se může skrývat ve vesmíru

Jedním ze způsobů, jak se vědci pokoušejí vyřešit problém asymetrie antihmoty hmoty, je hledat antihmotu zbývající z Velkého třesku.

Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) je detektor částic umístěný na Mezinárodní vesmírné stanici a hledá takové částice. AMS obsahuje magnetická pole, která ohýbají cestu kosmických částic a oddělují látku od antihmoty. Jeho detektory musí detekovat a identifikovat takové částice, které prochází.

Image
Image

Srážky kosmických paprsků obvykle produkují pozitrony a antiprotony, ale šance na vytvoření atomu antihelia zůstávají extrémně malé kvůli enormnímu množství energie, které tento proces vyžaduje. To znamená, že pozorování alespoň jednoho jádra antihelia by bylo silným důkazem existence gigantických množství antihmoty jinde ve vesmíru.

10. Lidé se skutečně učí, jak vybavit palivo antihmoty kosmické lodi,

Velmi málo antihmoty může generovat obrovské množství energie, což z něj činí populární palivo pro futuristické vědecké fikční lodě.

Pohon rakety antihmoty je hypoteticky možný; hlavním omezením je shromažďování dostatečného množství antihmoty, aby se to stalo.

Image
Image

Dosud neexistují žádné technologie pro hromadnou výrobu nebo sběr antihmoty v množství potřebném pro takovou aplikaci. Vědci však pracují na napodobování takového pohybu a skladování tohoto velmi antihmoty. Jednoho dne, pokud najdeme způsob, jak vyrobit velké množství antihmoty, by jejich výzkum mohl pomoci mezihvězdnému cestování stát se skutečností.

Na základě materiálů ze stránek symetrymagazine.org

ILYA KHEL