Kaasaegse teaduse üks huvitavamaid ülesandeid on universumi saladuste lahtiharutamine. On teada, et kõik maailmas koosneb ainest või ainest. Kuid teadlaste oletuste kohaselt ei moodustunud Suure Paugu hetkel mitte ainult aine, mis moodustab kõik ümbritseva maailma objektid, vaid ka nn antiaine, antiaine ja seega ka antiosakesed. asi.
Elektroni antiosakesed
Esimene antiosake, mille olemasolu ennustati ja seejärel teaduslikult tõestati, oli positron.
Selle antiosakese päritolu mõistmiseks tasub viidata aatomi struktuurile. On teada, et aatomi tuum sisaldab prootoneid (positiivselt laetud osakesed) ja neutroneid (osakesed, millel pole laengut). Selle orbiitidel ringlevad elektronid – negatiivse elektrilaenguga osakesed.
Positron on elektroni antiosake. Sellel on positiivne laeng. Füüsikas näeb positroni sümbol välja selline: e+ (elektroni tähistamiseks kasutatav sümbol one-). See antiosake ilmneb radioaktiivse lagunemise tulemusena.
Mille poolest erineb positron prootonist?
Positroni laeng on positiivne, seega on selle erinevus elektronist ja neutronist ilmne. Kuid erinev alt elektronist ja neutronist on prootonil ka positiivne laeng. Mõned inimesed teevad vea, uskudes, et positron ja prooton on sisuliselt sama asi.
Erinevus seisneb selles, et prooton on osake, osa ainest, ainest, mis moodustab meie maailma, mis on iga aatomituuma osa. Positron on elektroni antiosake. Sellel pole prootoniga midagi pistmist, välja arvatud positiivne laeng.
Kes avastas positroni?
Esimest korda pakkus positroni olemasolu inglise füüsik Paul Dirac 1928. aastal. Tema hüpotees oli, et positiivse laenguga antiosake vastab elektronile. Lisaks soovitas Dirac, et pärast kohtumist kaovad mõlemad osakesed, vabastades protsessis suure hulga energiat. Teine tema hüpotees oli see, et on olemas pöördprotsess, mille käigus ilmuvad elektron ja osake, mis on tema suhtes pöördvõrdelised. Fotol on näha elektroni ja selle antiosakeste jäljed
Mitu aastat hiljem avastas füüsik Carl Anderson (USA) pilvekambriga osakesi pildistades ja nende jälgi uurides jälgi elektronidega sarnastest osakestest. Radadel oli aga magnetväljast vastupidine kumerus. Seetõttu oli nende laeng positiivne. Osakeste laengu ja massi suhe oli sama, mis elektronil. Seega leidis Diraci teooria eksperimentaalselt kinnitust. Anderson andisSeda antiosakest nimetatakse positroniks. Oma avastuse eest pälvis teadlane Nobeli füüsikaauhinna.
Elektroni ja positroni sidestatud süsteemi nimetatakse "positroniumiks".
Hävitamine
Terminat "hävitamine" tõlgitakse kui "kadumist" või "hävitamist". Kui Paul Dirac pakkus, et osakese elektron ja elektroni antiosake kaovad kokkupõrke korral, peeti silmas nende hävitamist. Teisisõnu kirjeldab see termin aine ja antiaine vastastikuse mõju protsessi, mis viib nende vastastikuse kadumiseni ja energiaressursside vabanemiseni selle protsessi käigus. Sellisena mateeria hävimist ei toimu, see alles hakkab eksisteerima erineval kujul.
Elektroni ja positroni kokkupõrke käigus tekivad footonid – elektromagnetkiirguse kvantid. Neil pole ei laengut ega puhkemassi.
On olemas ka vastupidine protsess, mida nimetatakse "paari sünniks". Sel juhul ilmnevad osake ja antiosake elektromagnetilise või muu vastasmõju tulemusena.
Isegi kui üks positron ja üks elektron põrkuvad, vabaneb energia. Piisab ette kujutada, milleni paljude osakeste kokkupõrge antiosakestega viib. Hävitamise energiapotentsiaal inimkonna jaoks on hindamatu.
Antiprooton ja antineutron
Loogiline on eeldada, et kuna elektroni antiosake on looduses olemas, peaksid ka teised põhiosakesedomavad antiosakesi. Antiprooton ja antineutron avastati vastav alt 1955. ja 1956. aastal. Antiprootonil on negatiivne laeng, antineutronil pole laengut. Avatud antiosakesi nimetatakse antinukleonideks. Seega on antiainel järgmine vorm: aatomite tuumad koosnevad antinukleonidest ja positronid tiirlevad ümber tuuma.
1969. aastal saadi NSV Liidus esimene antiheeliumi isotoop.
Aastal 1995 töötati CERNis (Euroopa tuumauuringute laboris) välja antivesinik.
Antiaine hankimine ja selle tähendus
Nagu öeldud, on elektroni, prootoni ja neutroni antiosakesed võimelised koos oma algosakestega hävitama, tekitades kokkupõrke ajal energiat. Seetõttu on nende nähtuste uurimine erinevate teadusvaldkondade jaoks väga oluline.
Antiaine hankimine on äärmiselt pikk, töömahukas ja kulukas protsess. Selleks ehitatakse spetsiaalsed osakeste kiirendid ja magnetlõksud, mis peaksid tekkivat antiainet kinni hoidma. Antiaine on siiani kõige kallim aine.
Kui antiaine tootmist saaks käivitada, oleks inimkond energiaga varustatud paljudeks aastateks. Lisaks saab antiainet kasutada raketikütuse loomiseks, sest tegelikult oleks see kütus saadud lihts alt antiaine kokkupuutel mis tahes ainega.
Animateeria oht
Nagu paljud inimeste tehtud avastused, võib elektronide ja nukleonide antiosakeste avastamine tekitada inimesteletõsine oht. Kõik teavad aatomipommi jõudu ja hävingut, mida see võib põhjustada. Kuid plahvatuse võimsus aine kokkupuutel antiainega on kolossaalne ja kordades suurem kui aatomipommi jõud. Seega, kui ühel päeval leiutatakse "antipomm", seab inimkond end enesehävitamise äärele.
Milliseid järeldusi saame teha?
- Universum koosneb ainest ja antiainest.
- Elektroni ja nukleonide antiosakesi nimetatakse "positroniteks" ja "antinukleonideks".
- Antiosakestel on vastupidine laeng.
- Aine ja antiaine kokkupõrge viib hävitamiseni.
- Hävitamise energia on nii suur, et see võib nii inimese kasuks olla kui ka tema olemasolu ohustada.
