Сколько стоит антиматерия
10 фактов об антиматерии, которых Вы могли не знать
Экология познания: Антиматерия давно была предметом научной фантастики. В книге и фильме «Ангелы и демоны» профессор Лэнгдон пытается спасти Ватикан от бомбы из антиматерии. Космический корабль «Энтерпрайз» из «Звездного пути» использует двигатель на основе
Антиматерия давно была предметом научной фантастики. В книге и фильме «Ангелы и демоны» профессор Лэнгдон пытается спасти Ватикан от бомбы из антиматерии. Космический корабль «Энтерпрайз» из «Звездного пути» использует двигатель на основе аннигилирующей антиматерии для путешествий быстрее скорости света. Но антиматерия также предмет нашей с вами реальности. Частицы антиматерии практически идентичны своим материальным партнерам, за исключением того, что переносят противоположный заряд и спин. Когда антиматерия встречает материю, они мгновенно аннигилируют в энергию, и это уже не вымысел.
Хотя бомбы из антиматерии и корабли на основе этого же топлива пока не представляются возможными на практике, есть много фактов об антиматерии, которые вас удивят или позволят освежить в памяти то, что вы уже знали.
1. Антиматерия должна была уничтожить всю материю во Вселенной после Большого Взрыва
Согласно теории, Большой Взрыв породил материю и антиматерию в равных количествах. Когда они встречаются, происходит взаимное уничтожение, аннигиляция, и остается только чистая энергия. Исходя из этого, мы не должны существовать.
Но мы существуем. И насколько знают физики, это потому, что на каждый миллиард пар материи-антиматерии была одна лишняя частица материи. Физики всеми силами пытаются объяснить эту асимметрию.
2. Антиматерия ближе к вам, чем вы думаете
Небольшие количества антиматерии постоянно проливаются дождем на Землю в виде космических лучей, энергетических частиц из космоса. Эти частицы антивещества достигают нашей атмосферы с уровнем от одной до более сотни на квадратный метр. Ученые также располагают свидительствами того, что антивещество рождается во время грозы.
Есть и другие источники антивещества, которые находятся ближе к нам. Бананы, например, вырабатывают антивещество, испуская один позитрон — антивещественный экивалент электрона — примерно раз в 75 минут. Это происходит потому, что бананы содержат небольшое количество калия-40, встречающегося в природе изотопа калия. При распаде калия-40 иногда рождается позитрон.
Наши тела тоже содержат калий-40, а значит, и вы излучаете позитроны. Антиматерия аннигилирует мгновенно при контакте с материей, поэтому эти частицы антивещества живут не очень долго.
3. Людям удалось создать совсем немного антиматерии
Аннигиляция антиматерии и материи обладает потенциалом высвобождения огромного количества энергии. Грамм антиматерии может произвести взрыв размером с ядерную бомбу. Впрочем, люди произвели не так много антиматерии, поэтому бояться нечего.
Все антипротоны, созданные на ускорителе частиц Тэватроне в Лаборатории Ферми, едва ли наберут 15 нанограммов. В CERN на сегодняшний день произвели только порядка 1 нанограмма. В DESY в Германии — не больше 2 нанограммов позитронов.
Проблема заключается в эффективности и стоимости производства и хранения антивещества. Создание 1 грамма антиматерии требует порядка 25 миллионов миллиардов киловатт-часов энергии и стоит выше миллиона миллиарда долларов. Неудивительно, что антивещество иногда включают в список десяти самых дорогих веществ в нашем мире.
4. Существует такая вещь, как ловушка для антиматерии
Для изучения антиматерии вам нужно предотвратить ее аннигиляцию с материей. Ученые нашли несколько способов это осуществить.
Заряженные частицы антивещества, вроде позитронов и антипротонов, можно хранить в так называемых ловушках Пеннинга. Они похожи на крошечные ускорители частиц. Внутри них частицы движутся по спирали, пока магнитные и электрические поля удерживают их от столкновения со стенками ловушки.
Однако ловушки Пеннинга не работают для нейтральных частиц вроде антиводорода. Поскольку у них нет заряда, эти частицы нельзя ограничить электрическими полями. Они удерживаются в ловушках Иоффе, которые работают, создавая область пространства, где магнитное поле становится больше во всех направлениях. Частицы антивещества застревают в области с самым слабым магнитным полем.
Магнитное поле Земли может выступать в качестве ловушек антивещества. Антипротоны находили в определенных зонах вокруг Земли — радиационных поясах Ван Аллена.
5. Антиматерия может падать (в прямом смысле слова)
Частицы материи и антиматерии обладают одной массой, но различаются в свойствах вроде электрического заряда и спина. Стандартная модель предсказывает, что гравитация должна одинаково воздействовать на материю и антиматерию, однако это еще предстоит выяснить наверняка. Эксперименты вроде AEGIS, ALPHA и GBAR работают над этим.
Наблюдать за гравитационным эффектом на примере антиматерии не так просто, как смотреть на падающее с дерева яблоко. Эти эксперименты требуют удержания антиматерии в ловушке или замедления ее путем охлаждения до температур чуть выше абсолютного нуля. И поскольку гравитация — самая слабая из фундаментальных сил, физики должны использовать нейтральные частицы антиматерии в этих экспериментах, чтобы предотвратить взаимодействие с более мощной силой электричества.
6. Антиматерия изучается в замедлителях частиц
Вы слышали об ускорителях частиц, а о замедлителях частиц слышали? В CERN находится машина под названием Antiproton Decelerator, в кольце которого улавливаются и замедляются антипротоны для изучения их свойств и поведения.
В кольцевых ускорителях частиц вроде Большого адронного коллайдера частицы получают энергетический толчок каждый раз, когда завершают круг. Замедлители работают противоположным образом: вместо того чтобы разгонять частицы, их толкают в обратную сторону.
7. Нейтрино могут быть своими собственными античастицами
Частица материи и ее антиматериальный партнер переносят противоположные заряды, что позволяет легко их различить. Нейтрино, почти безмассовые частицы, которые редко взаимодействуют с материей, не имеют заряда. Ученые считают, что они могут быть майорановскими частицами, гипотетическим классом частиц, которые являются своими собственными античастицами.
Проекты вроде Majorana Demonstrator и EXO-200 направлены на определение того, действительно ли нейтрино являются майорановскими частицами, наблюдая за поведением так называемого безнейтринного двойного бета-распада.
Некоторые радиоактивные ядра распадаются одновременно, испуская два электрона и два нейтрино. Если нейтрино были бы собственными античастицами, они бы аннигилировали после двойного распада, и ученым осталось бы наблюдать только электроны.
Поиск майорановских нейтрино может помочь объяснить, почем существует асимметрия материи-антиматерии. Физики предполагают, что майорановские нейтрино могут быть либо тяжелыми, либо легкими. Легкие существуют в наше время, а тяжелые существовали сразу после Большого Взрыва. Тяжелые майорановские нейтрино распались асимметрично, что привело к появлению крошечного количества вещества, которым наполнилась наша Вселенная.
8. Антиматерия используется в медицине
PET, ПЭТ (позитронно-эмиссионная топография) использует позитроны для получения изображений тела в высоком разрешении. Излучающие позитроны радиоактивные изотопы (вроде тех, что мы нашли в бананах) крепятся к химическим веществам вроде глюкозы, которая присутствует в теле. Они вводятся в кровоток, где распадаются естественным путем, испуская позитроны. Те, в свою очередь, встречаются с электронами тела и аннигилируют. Аннигиляция производит гамма-лучи, которые используются для построения изображения.
Ученые проекта ACE при CERN изучают антиматерию как потенциального кандидата для лечения рака. Врачи уже выяснили, что могут направлять на опухоли лучи частиц, испускающие свою энергию только после того, как безопасно пройдут через здоровую ткань. Использование антипротонов добавит дополнительный взрыв энергии. Эта техника была признана эффективной для лечения хомяков, только вот на людях пока не испытывалась.
9. Антиматерия может скрываться в космосе
Один из путей, которым ученые пытаются разрешить проблему асимметрии материи-антиматерии, является поиск антиматерии, оставшейся после Большого Взрыва.
Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) — это детектор частиц, который располагается на Международной космической станции и ищет такие частицы. AMS содержит магнитные поля, которые искривляют путь космических частиц и отделяют материю от антиматерии. Его детекторы должны обнаруживать и идентифицировать такие частицы по мере прохождения.
Столкновения космических лучей обычно производят позитроны и антипротоны, но вероятность создания атома антигелия остается чрезвычайно малой из-за гигантского количества энергии, которое требуется для этого процесса. Это означает, что наблюдение хотя бы одного ядрышка антигелия будет мощным доказательством существования гигантского количества антиматерии где-либо еще во Вселенной.
10. Люди на самом деле изучают, как оснастить космический аппарат топливом на антивеществе
Совсем немного антиматерии может произвести огромное количество энергии, что делает ее популярным топливом для футуристических кораблей в научной фантастике.
Движение ракеты на антивеществе гипотетически возможно; основным ограничением является сбор достаточного количества антивещества, чтобы это могло осуществиться.
Пока не существует технологий для массового производства или сбора антивещества в объемах, необходимых для такого применения. Однако ученые ведут работы над имитацией такого движения и хранения этого самого антивещества. Однажды, если мы найдем способ произвести большое количество антивещества, их исследования могут помочь межзвездным путешествиям воплотиться в реальности.опубликовано econet.ru
P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet
econet.ru
Элементарно о частицах : Включи настроение
Недалеко от Токио, глубоко под землёй, находится место, которое могло бы быть родиной Кащея Бессмертного или любого другого сказочного злодея. Там установлена гигантская 50-тонная цистерна из нержавеющей стали, специально заполненная очищенной водой. Что интересно, если уронить в этот гигантский бак гаечный ключ, например, через некоторое время он растворится. Но даже в таком месте работают люди.
САМАЯ НЕУЛОВИМАЯ ЧАСТИЦА
Нейтринный детектор спрятался на глубине в 1 километр. Это своего рода обсерватория, только изучают в ней не планеты, а самый загадочный элемент в космосе – нейтрино. Это призрачные частицы, источниками которых являются звёзды, в том числе и Солнце. Взгляните на свою ладонь: через неё ежесекундно проходят триллионы нейтрино. Они проникают практически всюду, беспрепятственно преодолевают гигантские расстояния и доставляют на Землю сведения об интереснейших процессах, "свидетелями" которых они были несколько минут или несколько миллиардов лет назад. Именно поэтому сегодня нейтрино – объект изучения мощных научных лабораторий по всему миру.
Когда самолёт на большой скорости преодолевает звуковой барьер, как это было с Конкордом, позади него образуется ударная звуковая волна. Так же и нейтрино, двигаясь быстрее скорости света, создаёт волну, но световую.
ЛОВЦЫ НЕЙТРИНО
Ловят эти волны 11 тысяч крайне светочувствительных "лампочек" – фотоумножителей. Для того чтобы свет достигал сенсоров, вода в резервуаре обсерватории должна быть кристально чистой. Даже слишком чистой: после многоуровневой очистки, включающей облучение ультрафиолетом, жидкость приобретает свойства кислоты и щёлочи. В таком бассейне не поплаваешь. Учёные спускаются в резервуар на лодках и в специальных костюмах, похожих на те, что носят космонавты. Впрочем, изучение нейтрино напрямую связано и с изучением космоса.
Согласно теории, Большой взрыв породил одинаковое количество материи и антиматерии. Как известно, встречаясь, они уничтожают друг друга, оставляя после себя лишь чистую энергию. Следовательно, теоретически нас с вами не должно существовать.
МАТЕРИЯ ПРОТИВ АНТИМАТЕРИИ
Вселенная начиналась без звёзд, атомов, формы и структуры. Большой взрыв стал точкой отсчёта возникновения времени: он образовал галактики, звёздные системы, планеты. В теории у каждой материальной частицы, которую породил Взрыв, есть двойник – античастица противоположного заряда. Почему-то частиц на момент зарождения Вселенной оказалось чуть больше, чем античастиц, что и привело к появлению всего сущего. Учёные пытаются выяснить причину этой асимметрии. Возможно, эксперименты с нейтрино – самой малоизученной пока частицей – приоткроют завесу тайны. Ради этой же цели физики периодически пробуют создать антиматерию искусственно – в Большом адронном коллайдере. Этот гигантский ускоритель частиц ввергает в ужас скептиков и любителей фантастической литературы.
Но бояться нечего. Стоимость производства антивещества сильно тормозит подобные эксперименты. Создание всего 1 миллиграмма позитронов стоит примерно 25 миллионов долларов. Недаром антиматерию включают в список самых дорогих веществ в мире наряду с плутонием и бриллиантами.
nastroenie.tv
Ответы@Mail.Ru: Что такое антиматерия?
Антиматерия — материя, состоящая из античастиц. По современным представлениям, силы, определяющие структуры материи (сильное взаимодействие, образующее ядра, и электромагнитное взаимодействие, образующее атомы и молекулы) совершенно одинаковы как для частиц, так и для античастиц. Это означает, что структура антивещества должна быть идентична структуре обычного вещества. Отличие вещества и антивещества возможно только за счёт слабого взаимодействия, однако при обычных температурах слабые эффекты пренебрежимо малы. Ведется довольно много рассуждений на тему того, почему наблюдаемая часть вселенной состоит почти исключительно из вещества и существуют ли другие места, заполненные, наоборот, практически полностью антивеществом; но на сегодняшний день наблюдаемая асимметрия вещества и антивещества во вселенной - одна из самых больших нерешенных задач физики. Предполагается, что столь сильная асимметрия возникла в первые доли секунды после Большого Взрыва. Первым объектом, целиком составленным из античастиц, был синтезированный в 1965 году анти-дейтрон; затем были получены и более тяжёлые антиядра. В 1995 году в ЦЕРНе был синтезирован атом антиводорода, состоящий из позитрона и антипротона. В последние годы антиводород был получен в значительных количествах и было начато детальное изучение его свойств. При взаимодействии вещества и антивещества их масса превращается в энергию. Такую реакцию называют аннигиляцией. Антивещество - лидер среди известных веществ по плотности энергии. Подсчитано, что при вступлении во взаимодействие 1 кг антиматерии и 1 кг материи выделится приблизительно 1,8×1017 джоулей энергии, что эквивалентно энергии выделяемой при взрыве 42,96 мегатонн тротила. Самое мощное ядерное устройство из когда-либо взрывавшихся на планете, «Царь-бомба» , соответствовало 57 мегатоннам. Следует отметить, что порядка 50 % энергии, выделившейся при аннигиляции (реакции пары нуклон-антинуклон) , выделяется в форме нейтрино, которые практически не взаимодействуют с веществом.
Антивещество. Обычное вещество состоит из положительно заряженных протонов и отрицательно заряженных электронов, а в антивеществе свё наоборот: протоны отрицательные (антипротоны) , а электроны - положительные (антиэлектроны или позитроны) . При контакте с обычным веществом, они схлопываются и превращаются в поле, т. е. в электромагнитное излучение ну и там всякую мелочь типа нейтрин выплёвывают.
Если бы всё вокруг внезапно превратилось бы в антиматерию, мы бы не заметили разницы. Материя состоит из частиц, антиматерия - из античастиц. Они почти одинаковые, только наоборот. Например анти-электрон имеет положительный заряд, а не отрицательный, как электрон. Частицы антиматерии и материи при контакте аннигилруют - исчезают, при этом выделяется энергия, вычисляется по формуле E=mc^2, при этом m = массе материи или антиматерии, но не их сумме.
Не как ответ, а чисто коммент. Антиматерия - некорректный термин. ВСЁ - материя. Просто материя может состоять из вещества, а может - из АНТИВЕЩЕСТВА. Но и то, и другое - материя. А так - вещест во состоит из некоторых элементарных частиц, и каждая частица характеризуется некоторыми параметрами (масса, заряд, спин...) . Для античастиц знак НЕКОТОРЫХ из этих параметров противоположен знаку того, что у частиц (обычных) . При этом остальные свойства не изменяются. В частности, если обычные частицы способны вступать в некоторое взаимодейтствие (например, могут образовывать ядра атомов) , то и соответствующие античастицы способны вступать в ТАКОЕ ЖЕ ТОЧНО взаимодействие, образуя ядра антиатомов.
хочу свой ускоритель частиц
Сволочь - антисволочь, скотина - антискотина, падло - антипадло, сука - антисука, дурак - антидурак, лампа - антилампа, цветок - антицветок. Короче всё - антивсё!!!
touch.otvet.mail.ru
