Антиматерия википедия: HTTP 429 — too many requests, слишком много запросов |

Содержание

Поиски недостающей во Вселенной антиматерии остаются в раздражающем состоянии неопределённости / Хабр

Исследователи обклеивают фольгой стороны сверхчувствительного детектора, призванного захватывать свет

Первые частицы во Вселенной сформировались после того, как взорвался горячий и плотный комок. Физики считают, что в экстремальных условиях Большого взрыва свет превратился в материю: электроны, протоны и нейтроны, которые позже стали частью нас с вами.

Но физики не уверены насчёт того, как именно произошла такая трансформация. В 90-х физики показали, что они могут преобразовывать свет в материю, сталкивая два пучка излучения чрезвычайно большой энергии. Также они обнаружили, что свет в то же время создаёт равное количество антиматерии. Самые первые частицы материи должны были встретиться с их родственниками из области антиматерии и аннигилировать. Взрыв – и нет больше материи.

Но, очевидно, материя есть. По какой-то причине после Большого взрыва материи сформировалось больше, чем антиматерии, и физики не знают, по какой. «Это одна из крупнейших загадок Вселенной», – говорит физик Дон Линкольн из Фермилаб.

За последние 50 лет в лабораториях и в уравнениях они охотились за процессами, производящими больше материи, чем антиматерии. Один из кандидатов: предсказанный радиоактивный процесс, в котором два нейтрона превращаются в атоме в два протона. Теоретики считают, что в этом процессе, известном, как безнейтринный двойной бета-распад, возникают два электрона и никакой антиматерии. Два новых кусочка материи появляются во Вселенной, и детекторы должны суметь их обнаружить. Если этот процесс произошёл достаточно много раз после Большого взрыва, он может объяснить, откуда взялась эта дополнительная материя.

Но вот в чём подвох: никто никогда не видел, как два нейтрона превращаются в два протона. Из предыдущих экспериментов и расчётов видно, что этот процесс с наибольшей вероятностью будет происходить в определённых атомах, например, в атомах германия и ксенона. Когда в атоме германия два нейтрона становятся протонами, атом превращается в новый элемент, селен. В опубликованной недавно в журнале Nature работе исследователи используют данные со своего сверхчувствительного детектора для подсчёта, согласно которому на то, чтобы половина кристалла германия превратилась через такой распад в селен, уйдёт более 10²⁵ лет. Это в квадриллион раз больше возраста Вселенной. «Это на самом деле очень редкое событие», – говорит физик Питер Грабмейр [Peter Grabmayr], один из участников эксперимента Germanium Detector Array (GERDA) и один из авторов работы.

Грабмейр не боится таких шансов. Для подтверждения того, что такой процесс имеет место, не нужно превращать половину кристалла в селен. Нужно обнаружить распад всего нескольких атомов. Если любой атом из их 36-киллограммового кристалла германия превратится в селен, он смогут засечь энергию двух появившихся электронов, которая будет выглядеть как свет при столкновении с детектором. Чтобы другие источники излучения, вроде космических лучей, не влияли на детектор, кристалл германия разместили в бак с жидким аргоном, на глубине 1400 метров под горой в центре Италии.

Остаётся возможность того, что они никогда не обнаружат этот процесс, как говори Линкольн. «Но это только мнение, – говорит он. – Я бы не стал его поддерживать. Я бы не удивился, если такой эксперимент опроверг бы мою интуицию».

А пока физики исследуют другие процессы, способные объяснить тот факт, что Вселенная состоит из материи. В частности, они хотят найти все отличия антиматерии от материи, поскольку любое расхождение может объяснить то, почему их судьбы в ранней Вселенной оказались разными. В прошлом декабре эксперимент Alpha в ЦЕРН измерил свойства антиводорода, но не нашёл никаких неожиданных отличий от водорода. В январе эксперимент Beauty на Большом адронном коллайдере обнаружил, что при распаде частицы под названием лямбда-б барион продукты её распада разлетаются не под такими углами, как у её двойника из антиматерии.

В ближайшие десять лет Фермилаб планирует построить 1300-км подземный ускоритель частиц от Иллинойса до Южной Дакоты — Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) [глубокий подземный эксперимент с нейтрино]. Цель эксперимента – запускать лучи из нейтрино и антинейтрино на большие расстояния, говорит Линкольн. Если нейтрино будут вести себя не так, как антинейтрино, это может помочь раскрыть ещё одну причину, по которой материи во Вселенной больше, чем антиматерии.

Эти поиски принесут пользу, даже если в результате ничего не найдут, говорит Грабмейр. Их цель – понять правила, по которым работает Вселенная. Если процесс, за который болеет Грабмейр, не существует, сам этот факт можно будет использовать для исключения множества предлагаемых сейчас гипотез.

Группа Грабмейера планирует наблюдать за германием и признаками радиоактивного распада ещё два года. В итоге они хотят использовать до тонны германия в своём детекторе. Больше германия – больше вероятность увидеть распад. «На каком-то этапе мы его обнаружим», – говорит Грабмейр. Но пока что они просто ждут.

Дорогие штучки.

Золото и бриллианты, хоть и остаются лучшими друзьями девушек, уже далеко не самые дорогие вещи. Особенно по сравнению с веществами, для получения которых требуются лабораторные условия. «Чердак» собрал список из пяти веществ, которые стоят дороже золота и бриллиантов.

Цены меняются. На момент написания статьи золото стоило около 44 долларов за грамм, бриллианты — около 148 250 долларов за грамм.

Пейнит. Фото: Rob Lavinsky, iRocks.com/Wikipedia

Пейнит

Что это: минерал.

Сколько стоит: 300 000 долларов за грамм.

Зачем нужен: чтобы любоваться. Пейнит — очень редкий минерал красно-коричневого цвета. В его состав входят кальций, цирконий, бор, немного хрома и ванадия. Красно-коричневый цвет ему придает железо, которое также в небольших количествах содержится в минерале. Впервые минерал нашли в 1956 году в Мьянме, первый найденный кристалл весил 1,7 грамма, он хранится в Британском музее в Лондоне. Цены на пейнит достигают 60 тысяч долларов за карат.

Циклотрон в Калифорнийском университете в Беркли, на котором был впервые получен калифорний. Фото: Department of Energy/Wikipedia

Калифорний-252

Что это: радиоактивный элемент.

Сколько стоит: 60 000 000 долларов за грамм.

Зачем нужен: как источник протонов для нейтронно-активационного анализа — когда элементный состав образца определяют, бомбардируя его протонами. Этот метод используют для анализа угля, цемента, поиска взрывчатки. Кроме того, калифорний используют в системах запуска некоторых реакторов и радиотерапии рака.

Эндоэдральный фуллерен, схематическое изображение. Иллюстрация: Hajv01/Wikipedia

Эндоэдральные фуллерены

Что это: наноразмерные полые сферы из атомов углерода, внутри которых — атомы или молекулы других веществ.

Сколько стоит: 145 000 000 долларов за грамм.

Зачем нужны: для создания портативных атомных часов. Сейчас атомные часы — устройства размером со стол. Если их удастся сделать настолько компактными, чтобы поместить на микросхему, можно будет, например, повысить точность GPS-навигаторов — с метров до миллиметров. В конце 2015 года компания Designer Carbon Materials продала первые 200 микрограммов эндоэдральных фуллеренов за 32 тысячи долларов.

Clostridium botulinum — один из видов бактерий, производящих ботулотоксин. Иллюстрация: Centers for Disease Control and Prevention’s Public Health Image Library/Wikipedia

Ботокс

Что это: яд.

Сколько стоит: 1 443 000 000 долларов за грамм.

Зачем нужен: для разглаживания морщин. Ботулотоксин, или ботокс, — яд, вырабатываемый бактериями. Может встречаться в пище, особенно в домашних консервах, так как бактерии размножаются в бескислородных условиях. Летальная доза яда — 0,000001 миллиграмм на килограмм массы тела. Ботулотоксин блокирует передачу сигналов между нервными окончаниями и мышцами. Широко известен как средство борьбы с морщинами, однако у него есть множество медицинских применений, связанных с нарушениями работы мускулатуры, таких как спазмы, мигрени, потливость.

Космический корабль с двигателем, работающим на позитронах, мог бы выглядеть так. Фото: Positronics Research, LLC

Антиматерия

Что это: материал, состоящий из античастиц. Античастица — это двойник обычной частицы, обладающий той же массой с тем же спином, но с противоположными знаками заряда и других характеристик.

Сколько стоит: 25 000 000 000 долларов за грамм.

Зачем нужна: потенциальное топливо для космических кораблей. В 2006 году NASA посчитало, что производство 10 миллиграммов позитронов обойдется в 250 миллионов долларов. Позитроны аннигилируют с электронами, в результате чего выделяется энергия. Такое топливо, по расчетам исследователей, может существенно сократить время полета на Марс: с 180 до 45 дней. Также вместо тонн обычного топлива потребуются лишь десятки миллиграммов антиматерии.

Екатерина Боровикова

Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Антиматерия

Обзор

Аннигиляция

Устройства

Ускоритель частиц
Ловушка Пеннинга

Античастицы

Позитрон
Антипротон
Антинейтрон

Использование

ПЭТ
Топливо
Вооружение

Тела

Сотрудничество АЛЬФА
АФИНА
АТРАП
ЦЕРН

Люди

Поль Дирак
Карл Андерсон

Антивещество — термин в физике элементарных частиц. Антивещество — это вещество, состоящее из античастиц. Они имеют ту же массу, что и частицы обычного вещества, но имеют противоположный заряд и свойства, такие как лептонное и барионное числа.

Встречи между частицей и античастицей привели к их уничтожению. Это приводит к появлению высокоэнергетических фотонов (гамма-лучей), нейтрино и пар частица-античастица с меньшей массой.

В физике все элементарные частицы или основные строительные блоки того, что мы можем потрогать, идут парами. Каждая частица имеет то, что называется античастицей. Это может выглядеть и действовать так же, как обычная частица, за исключением одного существенного отличия. Примером могут служить электрон и позитрон.

Другие частицы антиматерии устроены так же, они имеют такой же вес, выглядят и действуют так же, как обычные частицы, но их электрический заряд противоположен заряду обычных частиц. Антиводород, например, имеет положительно заряженный позитрон, вращающийся вокруг отрицательно заряженного антипротона, что противоположно внешнему виду обычного водорода, в котором электрон (отрицательный заряд) вращается вокруг протона (положительный заряд). {2}} является одним из самых известных уравнений. Проще говоря, если вы возьмете массу чего-то, а затем умножите ее на скорость света, а затем снова умножите на скорость света, вы получите, сколько чистой энергии имеет данный кусок чего-то. Поскольку скорость света является таким большим числом, это означает, что даже небольшое количество материи может иметь много энергии (предполагалось, что она в 4 раза эффективнее на единицу массы, чем ядерное деление).

В 1928 году физик Поль Дирак искал уравнение, которое предсказывало бы, как должны вести себя очень быстрые частицы. Уже существовало другое уравнение, описывающее медленно движущиеся частицы, уравнение Шредингера, но специальная теория относительности Эйнштейна утверждала, что быстрые частицы могут сильно отличаться от медленных. Дирак знал, что частицы, подобные электронам, обычно движутся очень быстро. Он понял, что старое уравнение не дает хороших предсказаний для быстрых частиц. Поэтому он придумал новое уравнение, которое могло описать частицы, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света. 9{2}} говорит, что все должно быть вместе в этих двух частях. Причина в том, что каждая частица материи, когда она касается своей античастицы в мире антиматерии, обе превращаются в чистую энергию или аннигилируют друг друга. Это высвобождение такого большого количества энергии является причиной того, что многие писатели-фантасты используют антивещество в качестве топлива в своих рассказах. Например, автор Дэн Браун использует антивещество в «Ангелах и демонах» как очень мощное оружие. Его также рассматривают как источник топлива для реальных полетов в космос в будущем.

Многие ученые считают, что в первые несколько мгновений после Большого Взрыва, который очень давно создал Вселенную, материя и антиматерия смешались. Если бы Большой взрыв произвел равное количество материи и антиматерии, то они аннигилировали бы и превратились в энергию. Через долгое время не останется ни материи, ни антиматерии, только энергия. Но сегодня наша Вселенная выглядит так, будто почти полностью состоит из материи и почти полностью состоит из антиматерии. Физики пока точно не знают, что было создано равное количество материи и антиматерии, и из-за этого им также интересно, куда делась антиматерия и осталась ли она от начала Вселенной.

Одно из объяснений состоит в том, что в начале было немного больше материи, чем антиматерии, так что все, что осталось после того, как большая часть материи и антиматерии аннигилировала в энергию, превратилось в вселенную, состоящую в основном из материи, которую мы видим сегодня. Другая теория состоит в том, что на другой стороне Вселенной есть много антиматерии, скрытой далеко за пределами нашего зрения. Они также могли образовать свои собственные галактики и солнечные системы.

Поскольку антивещество может производить так много энергии, его можно использовать для многих вещей, например, в качестве топлива для полетов в открытый космос или в наших автомобилях. Проблема в том, что антивещество очень дорого производить и почти так же дорого хранить, поскольку оно не может соприкасаться с обычным веществом. Чтобы получить менее одной миллионной грамма антивещества, требуется несколько сотен миллионов долларов. На самом деле это самое дорогое и самое редкое вещество на Земле. Поскольку она очень дорогая, это означает, что антивещество нецелесообразно использовать в качестве оружия или источника энергии, потому что его так мало можно получить.

Однако недавно ученые удерживали антиматерию в ловушке более 16 минут (всего 1000 секунд).

Он находит применение в медицине, потому что особый тип сканера, называемый ПЭТ, что означает позитронно-эмиссионная томография, использует позитроны для проникновения в тело человека. Врачи могут наблюдать за тем, как позитрон превращается в энергию внутри тела человека, и быть в состоянии определить, что внутри человека что-то не так. Этот тип аппарата работает иначе, чем рентгеновский аппарат или аппарат магнитно-резонансной томографии (МРТ), и может помочь врачам увидеть то, что другие аппараты не видят.

↑ Дирак, PAM (1 февраля 1928 г. ). «Квантовая теория электрона». Труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 117 (778): 610–624. doi: 10.1098/rspa.1928.0023. ISSN 1364-5021.
↑ Гриффитс, Дэвид Дж. (2013). Учебное пособие для введения в элементарные частицы Гриффитса, Дэвида, 2-е издание . Крэм101. ISBN 978-14439 . OCLC 858962936.

АНТИМАТЕРИЯ | английское значение — Cambridge Dictionary

Следовательно, требования к антиматерии намного ниже, чем к системам чистой антиматерии .

Из Кембриджского корпуса английского языка