Антиматерія

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Антиматерія — форма матерії, у якій більшість атрибутів (електричні заряди, магнітний момент елементарних частинок) мають зворотні знаки.

Майже всі елементарні частинки мають античастинки. Виняток складають істинно нейтральні частинки, такі як кванти електромагнітного поля — фотони.

За своїми властивостями античастинки не відрізняються від частинок. З них можна утворити атоми й молекули. Однак, Всесвіт, у якому ми живемо, містить набагато більше частинок, ніж античастинок. Відповідь на питання, чому так сталося, ще не знайдена. За теорією Великого Вибуху процес баріогенезису — утворення баріонів — під час якого повинно було відбутися порушення закону збереження баріонного заряду, стався до часу 10−31 с.

Отримання антиматерії в земних умовах[ред.ред. код]

Античастинки можуть бути створені в прискорювачах, наприклад у CERNі (Женева, Швейцарія), лабораторії Фермі (США), в Центрі ядерних досліджень (Дубна, Росія).

Утворення античастинок проходить зазвичай завдяки процесу, оберненому анігіляції — процесу народження пар. Для цього необхідна енергія, більша за сумарну масу частинки й античастинки.

Найпростіші з античастинок — античастинки електронів — позитрони, виникають порівняно часто внаслідок різноманітних ядерних реакцій. Необхідна для цього енергія порівняно невелика з огляду на легкість лептонів — дещо більша за 1 МеВ.

Античастинки баріонів потребують для утворення енергію понад 1 ГеВ.

Вперше атом антиводню спостерігали в 1995 році в експерименті SP20 на прискорювачі LEAR в CERN, але тоді він існував тільки в прискорювачі протягом дуже малого часу (порядку 40 нс) і рухався зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Всього було зареєстровано 9 атомів антиводню. Така антиматерія не підходила для вивчення властивостей, тому вчені почали конструювати «пастки», у яких її можна накопичувати та утримувати.

Для цього потрібно «остудити» антипротони, знизити їхню енергію й швидкість руху. CERN — єдиний центр у світі, що має обладнання, спеціально призначене для створення та дослідження низькоенергетичних антипротонів.

Антипротони в експерименті ALPHA виробляються в умовах вакууму, однак це не вирішує проблеми анігіляції, вони залишаються оточені звичайною матерією. Тому, щоб продовжити час життя антиречовини, вчені «сконструювали» пастку із дуже сильного й складного по конфігурації магнітного поля. При наднизьких температурах у такій пастці накопичуються атоми антиводню, отримані при з'єднанні антипротонів і позитронів, що рухаються із приблизно рівними швидкостями.

У результаті вдалося на багато порядків збільшити час життя атомів антиводню: в експерименті ALPHA атом антиматерії існує протягом десятої частки секунди, і цього цілком достатньо для вивчення її властивостей

Можливість використання[ред.ред. код]

Антиматерія - найпотужніше з усіх відомих людині джерел енергії. Вона вивільняє енергію зі стовідсотковою ефективністю (коефіцієнт корисної дії ядерного поділу - 1.5%). Антиматерія не забруднює і не опромінює довкілля, і лише кілька грамів її могли б живити енергією місто Нью-Йорк цілу добу. Проте є одне "але"... Антиматерія дуже нестабільна і вибухає від контакту з чим завгодно. Один грам антиматерії містить стільки ж енергії, скільки й двадцяти кілотонна атомна бомба - така, яку скинули на Хіросіму. Тривожить одне: чи ця надзвичайно нестабільна субстанція врятує світ, чи за її допомогою буде створено найсмертоноснішу зброю на світі? У цей час CERN працює над створенням контейнерів для зберігання антиматерії, принцип роботи яких буде базуватися на вакуумній порожнині і надпотужних магнітах.

Антиводень[ред.ред. код]

Антиводень — атом, який складається із антипротона та позитрона — вперше був отриманий у 1995 році в ЦЕРНі під час експерименту PS210. У листопаді 2010 з'явилося повідомлення, що 38 атомів антиводню були захоплені в магнітну пастку й утримувалися там приблизно 1/6 секунди[1].

Див. також[ред.ред. код]

Виноски[ред.ред. код]

  1. Andresen et al. (2010). «Trapped antihydrogen». Nature.

Література[ред.ред. код]

  • Фрейзер Г. Антиматерия: Зазеркальные миры. — М.: Мир, 2001. — 216 с.


Фізика Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.