Перевірені досвідом рекомендації Українцям Де знаходиться антиматерія

Де знаходиться антиматерія

Антиматерія: що це таке та для чого вона нам потрібна

Про антиматерію неодноразово можна почути у різноманітних фантастичних фільмах та книгах. Завдяки цьому про цей ‘об’єкт” може скластися хибне враження, що це чи то зброя, чи то ще щось незрозуміле. Та чи дійсно антиречовина така фантастична? Як виявляється ні, вона навіть дуже реальна.

Чутки про антиматерію часто зринали поряд з чутками про Великий адронний колайдер. Саме там можна було отримати цю дивну речовину. У свідомості людей іноді формувалася думка, що це спричинить мало не появу чорної діри. Та, як говорять спеціалісти, антиматерія – це не так страшно. Ба більше, у Всесвіті можуть існувати цілі зірки з антиматерії. А деякі люди навіть “відчули” антиматерію на собі під час проведення медичної радіоізотопної діагностики.

Експеримент BASE покликаний виготовити та зберегти антиматерію у лабораторії / Фото New Atlas

Що таке антиматерія

Антиматерія це не “злий двійник” звичайної матерії, який покликаний усе знищити. Це така ж частина нашого світу, як і звичайна матерія. Різниця криється на мікрорівні – частинки антиматерії мають протилежний звичайні матерії заряд. Саме тому, коли матерія та антиматерія “зустрічають”, то виникає фактично вибух з виділенням енергії.

Антиречовина з’являється у світі й цілком природнім шляхом. Наприклад, внаслідок радіоактивного розпаду Калію-40 в бананах. Але такі античастинки відразу зникають через зіткнення зі звичайними частинками.

Слід розуміти, що практично у кожної частинки є своя античастинка. Їх відрізняє виключно заряд.

  • Протон – антипротон.
  • Нейтрон – антинейтрон.
  • Електрон – антиелектрон, який більш відомий як позитрон.

А от фотони чи нейтрино не можуть “похвалитися” наявністю античастинок – кожен з них сам собі античастинка.

Антиматерія у “дикій природі”

Цікаво, що атоми речовини та антиречовини одного і того ж хімічного елемента дадуть ідентичний спектр. А от чи реагує антиматерія на гравітацію так само як звичайна матерія – невідомо. Теоретично, їх не має нічого відрізняти й антиречовина повинна падати вниз ідентично звичайній речовині. Але на практиці ми це перевірити поки що не можемо.

Річ у тім, що уся наявна у нас антиматерія зберігається у спеціальних пастках Пеннінга – там частинка антиречовини повисає у вакуумі, утримувана у такій позиції електромагнітними полями. Якщо електромагнітні поля вимкнути, то антиречовина впаде та анігілюється. Оскільки виготовлення частинок антиматерії складне та дороге, у нас є дуже мала кількість для вивчення. Тому просто кидати її об землю, щоб “подивитися, а що буде” ніхто не наважувався. Хоча, звісно, такі проєкти є.

Великий вибух

Науковці припускають, що в момент Великого вибуху утворилася однакова кількість матерії та антиматерії. Проблема полягає у тому, що за такого сценарію нічого б не могло виникнути, адже частинки та античастинки постійно б стикалися та вибухали.

Також науковці припускають, що антиматерія, як і звичайна матерія, могла зібратися до купи та утворити цілі зірки та галактики. Якщо вони розташовані окремо та якомога далі від “звичайних” галактик зі звичайної речовини, то вони цілком могли б існувати та не бути знищеними.

Але підтверджень таким теоріям немає. Оскільки зустріч матерії та антиматерії спричиняє фактично вибух, то ми б фіксували такі події постійно, адже Всесвіт переповнений елементарними частинками, атомами та молекулами, які летять у всі сторони. Тому, якщо ми не фіксуємо таких спонтанних та протяжних гамма-спалахів, це може означати, що зірок з антиречовини немає.

Антиматерія та творчість

“Тему антиречовини” активно використовують у комп’ютерних іграх, книгах та фільмах.

  • У серії популярних ігор Mass Effect антиречовина використовується на військових космічних кораблях. Ці велетенські судна потребують великої кількості енергії для прискорення в бою, тому у реакційну камеру з воднем викидаються антипротони. У результаті взаємодії відбувається анігіляція матерії та антиматерії з виділенням величезної кількості енергії, що й забезпечує високу швидкість космічних кораблів.
  • Також можна згадати британського письменника-фантаста Пітера Гамільтона та цикл його романів під загальною назвою “Пришестя Ночі”. У цьому всесвіті антиматерія грає типову для себе роль: джерело енергії. Щоправда, через терористичні акти виготовлення антиматерії у вигаданій Конфедерації було заборонено й цим займаються переважно нечисті на руку люди – пірати. Антиречовина використовується у вигляді зброї чи для прискорення космічних кораблів за аналогією в іграх Mass Effec.
  • З фільмів мало не найбільше запам’ятовується екранізація однойменного роману Дена Брауна “Янголи та демони”. Виготовлену в колайдері антиматерію викрадають та планують використати як зброю.

Де можна використовувати антиматерію

Енергія, звісно. Під час взаємної анігіляції речовини та антиречовини виділяється велетенська кількість енергії. Але сьогодні, щоб виготовити 1 грам антиматерії потрібно потратити близько 25 мільярдів доларів. Поки буде зберігатися висока ціна та низькі темпи виробництва, двигунів на антиматерії ми не побачимо.

Дорожнеча ж “ставить хрест” на використанні антиречовини у вигляді зброї. Хоча є одне “але” – 1 грам антиматерії еквівалентний 40-кілотонній ядерній бомбі. Тому тут усе виглядає досить перспективно – 40 кілотонн можна пронести у кишені.

Також антиматерія використовується повсякденно у медицині. Мова йде про позитронно-емісійну томографію. Як пам’ятаємо, позитрон – це античастинка електрона. При ПЕТ-скануванні пацієнтам вводять радіоактивну речовину, яка випускає позитрони при розпаді частинок. Ці позитрони потім стикаються з електронами у тканинах пацієнта, випускаючи гамма-фотони, які фіксуються спеціальною камерою. Відстежуючи гамма-фотони, лікарі можуть отримати тривимірні зображення органів та пухлин.

Вчені наблизилися до розгадки таємниці антиматерії – і створення Всесвіту

Антиматерія є протилежністю матерії, з якої складаються зірки та планети.

Обидві вони виникли в однаковій кількості під час Великого вибуху, який сформував наш Всесвіт. Однак якщо матерія є всюди, її протилежність – антиматерію – надзвичайно важко знайти.

Нове дослідження виявило, що вони однаково реагують на гравітацію.

Протягом багатьох років фізики намагалися виявити їхні відмінності та подібності, щоб пояснити, як виник Всесвіт.

Якби виявили, що антиматерія у відповідь на гравітацію підіймається вгору, а не опускається вниз, це зруйнувало б наші уявлення про фізику.

Тепер вони вперше підтвердили, що атоми антиматерії падають вниз. Це відкриття прочиняє двері для нових експериментів і теорій. Наприклад, чи падають вони з однаковою швидкістю?

Під час Великого вибуху матерія та антиматерія мали поєднатися та знищити одна одну, не залишивши нічого, крім світла. Чому цього не відбулося – одна з найбільших таємниць фізики, а виявлення відмінностей між ними є ключем до її вирішення.

Якимось чином матерія перемогла антиматерію в ті перші моменти створення. За словами докторки Даніели Годжкінсон, членкині дослідницької групи у ЦЕРН у Швейцарії – найбільшої у світі лабораторії фізики елементарних частинок – ключовим може бути те, як вона реагує на гравітацію.

“Ми не розуміємо, чому у нашому Всесвіті почала домінувати матерія, і це мотивує наші експерименти”, – сказала вона ВВС.

Більшість антиматерії у Всесвіті існує лише короткочасно, протягом часток секунд. Тож для проведення експериментів команді у ЦЕРН потрібно було створити її у стабільній та довговічній формі.

Професор Джеффрі Гангст витратив тридцять років на створення апарату, щоб побудувати тисячі атомів антиматерії з субатомних частинок, утримати їх, а потім випустити.

“Антиматерія – це найкрутіша, найзагадковіша річ, яку тільки можна уявити”, – каже він.

“Наскільки ми розуміємо, можна було б побудувати всесвіт, такий же, як наш, у якому я та ви складалися б лише з антиматерії”, – вважає професор Гангст.

“Це дуже надихає. Це одне з найбільш фундаментальних відкритих питань про те, що це таке і як воно поводиться”, – додає він.

Що таке антиматерія?

Автор фото, SAKKMESTERKE/SCIENCE PHOTO LIBRARY

Після Великого вибуху, який створив Всесвіт, матерія та антиматерія існували в рівних кількостях

Почнімо з того, що таке матерія: все в нашому світі складається з неї, з крихітних частинок, які називаються атомами.

Найпростіший атом – гідроген. Саме з нього в основному складається Сонце. Атом гідрогену складається з позитивно зарядженого протона всередині та негативно зарядженого електрона, що обертається навколо нього.

В антиматерії усе відбувається навпаки.

Візьмімо антигідроген, який є антиматеріальною версією гідрогену, який використовували в експериментах ЦЕРН. Він має негативно заряджений протон (антипротон) усередині та позитивну версію електрона (позитрон), що обертається навколо нього.

Ці антипротони утворюються шляхом зіткнення частинок між собою в прискорювачах ЦЕРН. Вони надходять до лабораторії антиматерії по трубах зі швидкостями, близькими до швидкості світла. Це надто швидко для того, щоб дослідники могли їх контролювати.

Першим кроком є уповільнення їхнього руху, задля чого дослідники змушують їх рухатися по кільцю. Це забирає у них енергію доти, поки вони не почнуть рухатися з більш керованою швидкістю.

Потім антипротони та позитрони відправляють до гігантського магніту, де вони змішуються, утворюючи тисячі атомів антигідрогену.

Магніт створює поле, яке затримує антигідроген. Якби він торкнувся бічної стінки контейнера, то був би миттєво знищений, адже антиматерія не може витримати контакт з нашим світом.

При вимкненні поля атоми антигідрогену вивільняються. Потім датчики визначають, чи вони рухаються вгору чи вниз.

Деякі теоретики передбачали, що антиматерія може піднятися вгору, хоча більшість, зокрема Альберт Ейнштейн у своїй Загальній теорії відносності понад сто років тому, стверджували, що вона повинна поводитися так само як матерія, і падати вниз.

Дослідники з ЦЕРН тепер підтвердили, що Ейнштейн був правий.

Але те, що антиматерія не підіймається вгору, ще не означає, що вона падає з такою ж швидкістю, як матерія.

Надалі команда дослідників удосконалюватиме свій експеримент, щоб мати можливість побачити, чи є невелика різниця у швидкості падіння антиматерії.

Якщо це так, це зможе відповісти на одне з найбільших питань – як виник Всесвіт.

Результати дослідження опубліковані в журналі Nature.

Related Post

Що зробити щоб батарея швидко не сідала на айфоніЩо зробити щоб батарея швидко не сідала на айфоні

Зміст:1 Смартфон швидко розряджається: що зробити, аби цього не відбувалося1.1 Смартфон розряджається через несправну або стару батарею1.2 Чому швидко сідає батарея на телефоні2 Як краще заряджати iPhone, щоб батарея довго

Чому Мерседес кабанЧому Мерседес кабан

Зміст:1 Почему Мерседес называется кабан?1.1 S600 так прозвали из-за его габаритов1.2 От бандитов пошло название в лихие 90-е1.3 Достаточно шустрый — вылитый кабан1.3.1 Рекомендуем посмотреть:2 Mercedes-Benz S-Class W140 – чем

Як садити боби у відкритий ґрунт насінням навесніЯк садити боби у відкритий ґрунт насінням навесні

Зміст:1 Що посадити в березні на городі: список овочів1.1 Редиска1.2 Морква1.3 Горох1.4 Боби2 Боби, посадка і догляд у відкритому грунті2.1 Боби: опис рослини2.2 Сорти бобів2.3 Боби: особливості вирощування2.3.1 Вибір ділянки