Антивещество это что: АНТИВЕЩЕСТВО | это… Что такое АНТИВЕЩЕСТВО?

Что такое антивещество, как оно работает и для чего? Сетевая метеорология

Когда вы слышите слово антивещество Это похоже на что-то типичное для кино. Однако это нечто совершенно реальное, и мы даже излучаем это в нашем теле. Антивещество стало очень важным для науки, поскольку помогает нам понять многие аспекты Вселенной, ее формирования и эволюции. Кроме того, он объясняет многие явления, которые имеют место в действительности.

Вы хотите знать, что такое антивещество и почему это так важно? Здесь мы вам все объясним.

Индекс

  • 1 Что такое антивещество
  • 2 Уравнение Дирака
  • 3 Где находится антивещество?
  • 4 Для чего это

Что такое антивещество

Антивещество возникает из одного из тех огромных уравнений, которые имеют язык, который могут расшифровать только великие физики и математики. Эти уравнения кажутся чем-то неправильным, и что обычно после такого количества уравнений нормально, что есть какая-то ошибка. Тем не менее, это полностью правда, и антивещество реально.

Это вещество, состоящее из так называемых античастиц. Эти частицы такие же, как те, которые мы знаем, но с полностью противоположным электрическим зарядом. Например, античастица электрона с отрицательным зарядом — позитрон. Равноправный элемент с таким же составом, но с положительным зарядом. Это так просто, и тот, кто хочет усложнить его, ошибается.

Эти твердые частицы и вещества-античастицы попадают в пары. Когда два сталкиваются, они уничтожают друг друга и полностью исчезают. В результате этого столкновения образуется вспышка света. Частицы, не имеющие зарядов, такие как нейтрино, сами по себе считаются античастицами.

Есть некоторые теории, которые рассматривают эти частицы под именем Майорана, и из этого следует, что частицы темной материи также могут быть частицами Майораны, то есть они сами являются его античастицей и частицей одновременно.

Уравнение Дирака

Как мы уже говорили, антивещество возникает в результате математических исследований и длинных физических уравнений. Физик Поль Дирак изучал все это в 1930 году. Он попытался объединить самые важные физические токи в одно: специальную теорию относительности и квантовую механику. Эти два течения, объединенные в единую теоретическую основу, могут во многом помочь в понимании Вселенной.

Сегодня мы знаем это как уравнение Дирака. Это довольно простое уравнение, но в то время оно подавляло всех ученых. Уравнение предсказало то, что кажется невозможным, — частицы с отрицательной энергией. Уравнения Дирака говорят, что частицы могут иметь меньшую энергию, чем в состоянии покоя. То есть у них может быть меньше энергии, чем когда они абсолютно ничего не делают.. Это утверждение было труднее понять физикам. Как у вас может быть меньше энергии, чем у вас, ничего не делая, если вы больше ничего не делаете сами?

Из этого можно было узнать, что частицы обладают отрицательной энергией. Все это запустило реальность, в которой есть море частиц с отрицательной энергией, которые не были обнаружены физикой. Когда нормальная частица прыгает с более низкого энергетического уровня на более высокий, она оставляет зазор на более низком энергетическом уровне, с которого пришла. Итак, если частица имеет отрицательный заряд, дырка может иметь отрицательно заряженную дырку или, что то же самое, положительный заряд, то есть позитрон. Так родилась концепция античастицы.

Где находится антивещество?

Первыми были обнаружены частицы антивещества, испускаемые космическими лучами с помощью камеры Вильсона. Эти камеры используются для обнаружения частиц, они испускают газ, который ионизируется после прохождения частиц, поэтому вы можете знать их путь. Ученый Карл Д. Андерсон смог использовать магнитное поле так, что Когда частица проходит через камеру, путь ее электрического заряда изгибается. Таким образом было достигнуто, что частица уходила в одну сторону, а античастица — в другую.

Позже были открыты антипротоны и антинейтроны, и с тех пор количество открытий увеличивалось. Антивещество становится все более известным. Наша планета постоянно подвергается бомбардировке античастицами, входящими в состав космических лучей. Что нам ближе всего, так это то, что влияет на нас.

Можно сказать, что мы сами выделяем антивещество из-за состава тела. Например, если мы едим банан из-за разложения калия -40, будет образовывать позитрон каждые 75 минут. Это означает, что если в нашем организме мы обнаружим калий -40, значит, мы сами являемся источником античастиц.

Для чего это

Вы обязательно скажете, что какой толк знать, что существует антивещество. Что ж, благодаря ей у нас много улучшений в области медицины. Например, он широко используется в позитронно-эмиссионной томографии. Эти частицы используются для создания некоторых изображений человеческого тела с высоким разрешением. Эти изображения очень полезны при осмотрах, чтобы узнать, есть ли у нас опухоль, которая расширяется, или степень ее развития. Также изучается использование антипротонов для лечения рака.

В будущем антивещество может служить многообещающим элементом в производстве энергии. Когда материя и антивещество аннигилируют, они оставляют хорошую форму энергии в виде света. Один грамм антивещества высвободил бы энергию, эквивалентную ядерной бомбе. Это совершенно потрясающе.

Сегодня проблема с использованием антивещества для получения энергии — это его хранение. Это то, что мы очень далеки от решения. Каждый грамм антивещества для этого потребуется около 25.000 XNUMX триллионов киловатт-часов энергии.

Это также помогает объяснить, почему мы существуем. Первоначально, согласно теория большого взрыва, происхождение как вещества, так и антивещества должно было происходить по образцу полной симметрии. Если бы это было так, мы бы уже исчезли. Следовательно, необходимо, чтобы на каждое антивещество приходилось как минимум еще 1 частица вещества.

Надеюсь, эта информация прояснила ваши сомнения по поводу антивещества.

Антивещество охладили лазерным лучом почти до абсолютного нуля

Теперь его собираются сбросить с высоты, чтобы выяснить, как на антиматерию действует гравитация.

Ученые из Канады в эксперименте Antihydrogen Laser Physics Apparatus (ALPHA) в Европейском совете по ядерным исследованиям (ЦЕРН) впервые охладили антивещество почти до абсолютного нуля, захватив его в магнитную ловушку и облучив лазерным светом.

Исследование опубликовано в журнале Nature, коротко о нем рассказывает Live Science.

Антивещество — противоположность обычной материи. Теория антивещества была впервые выдвинута Полем Дираком в 1928 году. Частицы антивещества идентичны своим двойникам, за исключением их зеркальных физических свойств: электрон имеет отрицательный заряд, а его двойник из антивещества, позитрон, — положительный. Причина, по которой мы не сталкиваемся с антивеществом так часто, как с обычной материей, заключается в том, что эти два вещества аннигилируют друг друга при контакте, что чрезвычайно затрудняет хранение и изучение антивещества при жизни в материальном мире.

Однако благодаря ряду технических достижений исследователи смогли это сделать. После ускорения обычных частиц материи до скорости, близкой к световой, а затем их столкновения команда ученых смогла создать античастицы. Затем исследователи замедлили движущиеся античастицы, используя чрезвычайно сильные магнитные и электрические поля. Облака позитронов и антипротонов удерживались внутри магнитного поля, пока не объединились, сформировав антиводород. На этом этапе исследователи охладили облако антиводорода, облучив его лазером, до 0,05 °К — почти до абсолютного нуля.

Но как охладить что-нибудь с помощью лазера? Движение частиц создает тепло. Хитрость заключается в том, что фотоны (световые частицы) в лазерном луче движутся в направлении, противоположном движущимся частицам антивещества. Поскольку фотоны имеют свой собственный импульс, их поглощение антиводородом при движении в противоположном направлении может фактически замедлить антиводород. Но свет может взаимодействовать с антивеществом только в том случае, если он настроен на определенные длины волн, на которых может поглощаться антиатомом.

«Представьте, что антиводород — это камень для керлинга, а фотоны — маленькие хоккейные шайбы, — сказал один из исследователей Макото Фудзивара. — Мы пытались замедлить камень, стреляя по нему шайбами только тогда, когда он двигался к нам. Это действительно сложно в атомном масштабе, поэтому мы используем эффект Доплера, чтобы настроить шайбы так, чтобы они могли взаимодействовать с камнем, когда он движется к нам, а не в другую сторону и не стоит на месте».

Охлажденное антивещество поможет исследователям проводить гораздо более точные измерения, открывая ряд экспериментов для исследования некоторых из самых глубоких загадок физики. Например, сбросив облако антивещества с высоты, можно проверить, реагирует ли оно на гравитацию так же, как и обычная материя. Или, посветив на это облако, можно сравнить уровни энергии антиводорода с уровнями энергии обычного вещества с беспрецедентной точностью.

«Мы хотим получить один антиатом в вакууме и разделить его на квантовую суперпозицию, чтобы он создавал интерференционную картину с самим собой», — сказал Фудзивара. Квантовая суперпозиция позволяет очень маленьким частицам, таким как атом антиводорода, появляться одновременно в нескольких местах. Поскольку квантовая частицы ведут себя и как частицы, и как волны, они могут мешать самим себе, создавая структуру пиков и впадин.

«Таким образом, мы действительно можем точно изучить, как он взаимодействует с другими силами и каковы его общие свойства», — пояснил ученый.

Команда планирует отправить антиатомы для экспериментов в открытый космос, а также объединить их для производства первых в мире молекул антивещества.

Фото: Maximilien Brice

Ученые раскрыли тайну происхождения антиматерии во Вселенной

Будущее человечества

На сайте могут быть использованы материалы интернет-ресурсов Facebook и Instagram, владельцем которых является компания Meta Platforms Inc., запрещённая на территории Российской Федерации

Расскажите друзьям

  • Скрипки «Сан-Лоренцо» и «Тоскано»

    Chiaramaria Stani et al. /Analytical Chemistry, 2022

    Химический анализ покрытия скрипок Страдивари раскрывает секрет их волшебного звучания

  • Shutterstock

    Ученые, наконец, раскрыли правду про «два литра воды в сутки»

  • Shutterstock

    Генетики описали механику «тикающих часиков» — почему с возрастом снижается фертильность

  • Пример эдиакарского животного

    Shutterstock

    Древних вымираний было не пять. Палеонтологи обнаружили следы скрытого шестого

  • 30 удивительных реконструкций лиц людей прошлого: от древних шаманов до отца Тутанхамона

Хотите быть в курсе последних событий в науке?

Оставьте ваш email и подпишитесь на нашу рассылку

Ваш e-mail

Нажимая на кнопку «Подписаться», вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Что такое антивещество и почему оно имеет значение?

Место — Англия. На дворе 1928 год. Один из основателей квантовой механики Поль Дирак ломает голову, потому что решения его уравнений дали неожиданные результаты. Чтобы решения имели смысл, рассуждает он, должна существовать частица с массой электрона, но с противоположным зарядом. В то время о существовании такой вещи не было известно.

Прошло несколько лет, прежде чем американский физик Карл Андерсон обнаружил «положительный» электрон или позитрон, что подтверждает предсказание Дирака.

Спустя почти 80 лет позитроны и другие античастицы все еще изучаются, чтобы попытаться ответить на фундаментальные вопросы о Вселенной и содержащейся в ней материи. Антивещество, как следует из названия, можно описать как противоположность обычной материи. Каждая частица во Вселенной имеет такие характеристики, как масса и заряд. У антивещества масса остается постоянной, но знак заряда меняется на противоположный. У всех частиц есть аналог из антиматерии, даже у беззарядного нейтрона (составляющие его кварки действительно имеют заряд; антинейтрон состоит из антикварков).

В отличие от материи антиматерия встречается нечасто. Если вы не находитесь в верхних слоях атмосферы или внутри ускорителя частиц, вы не наткнетесь на него. «Антиметерия не всегда была такой редкой», — говорит Стефан Куту, физик, занимающийся элементарными частицами из Пенсильвании. Было время, когда она была так же распространена, как и сама материя. «Сразу после Большого взрыва, — объясняет Куту, — мы полагаем, что должно было быть точно такое же количество материи и антиматерии… и все же из-за некоторой небольшой асимметрии в законах взаимодействия частиц вся антиматерия и большая часть материи в ранней Вселенной была уничтожена. Сегодня мы остались с получившейся Вселенной, в которой доминирует материя». Таким образом, изучение взаимодействий материи и антиматерии — это беглый взгляд на первые несколько мгновений зарождающейся Вселенной.

Для проведения своих исследований антиматерии Коуту отправляет сложные детекторы на границу атмосферы на высотных воздушных шарах. Он ищет антиматерию в космическом излучении, которое падает на землю. Это всплеск антиматерии может быть сигнатурой всех видов взаимодействий частиц, происходящих в нашей галактике.

Некоторые физики вместо того, чтобы наблюдать за антиматерией, созданной природой, изучают ее, создавая свою собственную в ускорителе частиц. Когда обычные частицы разгоняются до очень высоких скоростей, а затем сталкиваются друг с другом, объясняет Коуту, античастицы могут быть вынесены из последовавших за этим мощных взрывов. Однако эти античастицы недолговечны и неизменно встречаются со своим парнем из обычной материи в разрушительном процессе, называемом аннигиляцией.

Аннигиляция не означает, что частицы полностью исчезают, это просто означает, что их энергия переходит в другую форму, добавляет он.

Научная фантастика изобилует рассказами об аннигиляции высокоэнергетических частиц, и действительно, в современных бестселлерах появляется оружие из антивещества. Это нереально, говорит Куту. «[Это] было бы очень непрактично из-за очень больших трудностей в производстве и поддержании значительных количеств антивещества».

Однако технология, использующая свойства антиматерии, на самом деле осуществима за пределами научной фантастики. Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) — это медицинский метод, который можно использовать для выявления рака, измерения кровотока и выявления ишемической болезни сердца. При ПЭТ-сканировании «человеку вводят небольшое количество радиоактивного вещества, которое производит позитроны при распаде в организме», — объясняет Коуту. «Обнаружив высокоэнергетические фотоны (гамма-лучи), образующиеся при аннигиляции позитронов с электронами в теле, можно составить карту того, где вещество распространилось внутри тела». Хотя антивещество, возможно, никогда не будет использовано в качестве бомбы, у него, безусловно, есть положительное будущее в спасательных медицинских диагностических инструментах, антиоружии.

Источник: Кэти Грин, Research/Penn State.

Цитата :
Что такое антиматерия и почему она важна? (2005, 22 сентября)
получено 22 декабря 2022 г.
с https://phys.org/news/2005-09-antimatter.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Что такое антивещество, «самое дорогое» вещество на Земле?

Тенденции
>
Химия и физика

Физики уже давно предполагают, что наш мир не должен был существовать, потому что равное количество материи и антиматерии, созданных в период младенчества нашей Вселенной, должно было аннигилировать друг с другом, почти ничего не оставив после себя. Слава богу, этого не произошло, и в нашем мире преобладает нормальная материя. Ученые подозревают, что причина этого дисбаланса может заключаться в самом антивеществе. Но что такое антивещество?

В физике антиматерия определяется как аналог обычной материи с той же массой, но противоположным электрическим зарядом. Например, позитрон — это антиматерия, эквивалентная электрону. Он имеет ту же массу и спин, что и электрон, но заряд +1 вместо -1.

Античастицы (такие как позитроны и антипротоны) могут связываться друг с другом, образуя антиматерию (такую ​​как антиводород), точно так же, как обычные частицы связываются, образуя обычную материю. В течение последних нескольких лет ученые из CERN (Европейской организации ядерных исследований) производили антиводород, замедляя антипротоны высокой энергии и разбивая их на позитроны. 915 евро!

Источник: Physics Girl через Youtube

Поделиться

Об авторе

Даниэль Дуан

Получив степень бакалавра в области фармацевтики и степень магистра в области нейрофармакологии, Даниэль является экспертом в области радиофармацевтики и радиобиологии из Оттавы, Канада.

Имея многолетний опыт в биомедицинских исследованиях и разработках, Дэниел очень любит писать. Он постоянно увлечен тем, что происходит в мире науки. Он надеется заинтересовать общественность и повысить научную грамотность своими популярными новостными статьями.

Повторяющиеся темы в его разделе новостей о химии и физике включают альтернативную энергию, материаловедение, теоретическую физику, медицинскую визуализацию и зеленую химию.

Вам также может понравиться

22 октября 2022 г.

Космос и астрономия

Облачные колыбели, населенные темными планетами

Я видел зияющую темную вселенную, Где бесцельно катятся черные планеты; Где они катятся в своем ужасе, не обращая внимания
…

Автор:

Лоуренс Тонетти, магистр наук

11 НОЯБРЯ 2022 г.

Химия и физика

Выдающиеся достижения аспиранта: Эндрю Сайджари (Гарвардский университет)

Эта серия интервью посвящена опыту аспирантов во всех областях STEM, который позволяет им получить
…

Автор:

Лоуренс Тонетти, магистр наук

17 ноября 2022 г.

Космос и астрономия

Астрономы измерили размер звезды возрастом 11 миллиардов лет

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature, международная группа исследователей под руководством Университета Миннесоты успешно
…

Автор:

Лоуренс Тонетти, магистр наук

13 НОЯБРЯ 2022 г.

Космос и астрономия

Плазма черной дыры, освещенная рентгеновскими лучами

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Science, международная группа исследователей во главе с Вашингтонским университетом в Сент-Лу
…

Автор:

Лоуренс Тонетти, магистр наук

3 декабря 2022 г.

Космос и астрономия

Раскрыта диверсификация земной коры Марса

В недавнем исследовании, опубликованном в Geophysical Research Letters, группа исследователей под руководством Университета Айовы обсуждает
…

Автор:

Лоуренс Тонетти, магистр наук

26 ноября 2022 г.