Vysvětlíme, co je antihmota, jak byla objevena, její vlastnosti, rozdíly oproti hmotě a kde se nachází.
Co je antihmota?
V částicové fyzice je antihmota druh hmoty, ze které se skládáantičástice, namístočástice obyčejný. Jde o méně častý typ hmota.
Antihmota je velmi podobná běžné hmotě, rozdíl je pouze v elektrický náboj částic a v některých kvantových číslech. Tedy antielektron, nazývaný taképozitron, Je to antičástice elektronu, která má stejné vlastnosti kromě náboje, který je kladný. Antineutrony jsou na druhé straně neutrální (jako neutrony), ale jejich magnetické momenty jsou opačné. Konečně, antiprotony se liší od protonů tím, že jsou záporně nabité.
Interakcí se antihmota a hmota po několika okamžicích navzájem anihilují a uvolňují obrovské množstvíEnergie ve formě vysokoenergetických fotonů (paprsků gama) a dalších párů elementární částice-antičástice.
Ve studiích ofyzický Částice a antičástice se rozlišují pomocí vodorovného pruhu (makra) nad symboly odpovídajícímiproton (p),elektron (e) aneutron (n).
Atomy složené z antičástic v přírodě přirozeně neexistují Příroda protože by byly zničeny běžnou hmotou. Jen velmi malé množství se podařilo vytvořit v experimentech zaměřených na tvorbu antiatomů.
Objev antihmoty
Existenci antihmoty teoretizoval v roce 1928 anglický fyzik Paul Dirac (1902-1984), když se rozhodl formulovat matematickou rovnici spojující principy relativita Albert Einstein a další kvantová fyzika od Nielse Bohra.
Tato namáhavá teoretická práce byla úspěšně vyřešena az toho vyvozen závěr, že musí existovat částice analogická elektronu, ale s kladným elektrickým nábojem. Tato první antičástice se nazývala antielektronová a dnes je známo, že její setkání s obyčejným elektronem vede k vzájemné anihilaci a ke vzniku fotonů (paprsků gama).
Proto bylo možné uvažovat o existenci antiprotonů a antineutronů. Diracova teorie byla potvrzena v roce 1932, kdy byly objeveny pozitrony v interakci mezi kosmickým zářením a běžnou hmotou.
Od té doby byla pozorována vzájemná anihilace elektronu a antielektronu. Jejich setkání tvoří systém známý jako pozitronium, poločas nikdy nepřesahující 10-10 nebo 10-7 sekund.
Následně bylo možné v urychlovači částic v Berkeley (Kalifornie, 1955) vyrábět antiprotony a antineutrony prostřednictvím vysokoenergetických atomových srážek podle Einsteinova vzorce E = m.c2 (energie se rovná Hmotnost podle rychlost světla na druhou).
Podobně byl v roce 1995 získán první antiatom díky Evropské organizaci pro jaderný výzkum (CERN). Těmto evropským fyzikům se podařilo vytvořit atom vodíku nebo antivodíku antihmoty, složený z pozitronu obíhajícího antiproton.
Vlastnosti antihmoty
Nedávný výzkum antihmoty naznačuje, že je stejně stabilní jako běžná hmota. Jeho elektromagnetické vlastnosti jsou však inverzní k vlastnostem hmoty.
Nebylo snadné ji do hloubky prostudovat, vzhledem k enormním peněžním nákladům spojeným s její laboratorní výrobou (asi 62 500 milionů USD za vytvořený miligram) a velmi krátkému trvání.
Nejúspěšnější případ vzniku antihmoty v laboratoři trval asi 16 minut. Přesto tyto nedávné zkušenosti vedly k intuici, že hmota a antihmota nemusí mít úplně stejné vlastnosti.
Kde se nachází antihmota?
To je jedna ze záhad antihmoty, pro kterou existuje mnoho možných vysvětlení. Většina teorií o původu vesmír přijmout, že na počátku existovaly proporcemi jako hmota a antihmota.
V současnosti se však zdá, že pozorovatelný vesmír je složen pouze z obyčejné hmoty. Možná vysvětlení této změny ukazují na interakce hmoty a antihmoty s temná hmotanebo k počáteční asymetrii mezi množstvím hmoty a antihmoty produkované během velký třesk.
Co víme je, že přirozené produkce antičástic probíhají ve Van Allenových prstencích naší planety. Tyto prstence se nacházejí asi dva tisíce kilometrů od povrchu a reagují tímto způsobem, když na ně dopadá gama záření atmosféra Vnější.
Tato antihmota má tendenci se shlukovat, protože v této oblasti není dostatek běžné hmoty, aby se sama zničila, a někteří vědci se domnívají, že by tento zdroj mohl být použit k „extrakce“ antihmoty.
K čemu je antihmota?
Antihmota zatím nemá mnoho praktických využití v lidském průmyslu, kvůli jejímu velmi vysokému obsahu náklady a náročné technika to znamená jeho výrobu a manipulaci. Některé aplikace jsou však již realitou.
Provádí se například skenování pozitronovou emisní tomografií (PET), která naznačila, že použití antiprotonů v léčbě rakoviny je možné a možná i účinnější než současné protonové techniky (radioterapie).
Hlavní aplikace antihmoty je však jako zdroj Energie. Podle Einsteinových rovnic se při anihilaci hmoty a antihmoty uvolňuje tolik energie, že kilo zničené hmoty/antihmoty by bylo deset miliardkrát produktivnější než jakékoli jiné. chemická reakce a desettisíckrát více než jaderné štěpení.
Pokud lze tyto reakce ovládat a využít, všechna průmyslová odvětví a dokonce i doprava se změní. Například deset miligramů antihmoty by mohlo pohánět kosmickou loď až Mars.