„Antihmota“ zní jako něco ze sci-fi příběhu, ale je určitě skutečná, i když je těžké ji v našem světě najít.
Antihmota je neuvěřitelně diskutabilní téma pro výzkumníky z vesmíru, zejména pro částicové fyziky, kteří v současné době nemají technologii k úplnému odhalení tajemství antihmoty. antihmota a její vlastnosti.
Na druhou stranu původ a chemické a fyzikální vlastnosti atomů tvořených částicemi antihmoty zůstávají pro moderní vědu záhadou. Na stole jsou nějaké teorie, ale žádná nebyla prokázána (ale to vysvětlím později).
Pokud vás zajímá vznik hmoty při stvoření vesmíru, pak si určitě přečtěte náš zajímavý článek o různých teorie o původu vesmíru.
V souvislosti s tím dnes existuje více teorií, které se snaží vysvětlit původ a vlastnosti částic antihmoty a také pochopit roli, kterou tyto prvky hrají v kosmické mechanice.
Z tohoto tématu vyvstává mnoho otázek:
Odkud pochází antihmota?
Existují celé galaxie antihmoty?
Kam zmizela všechna antihmota po velkém třesku?
Co se stane, když se antičástice dostane do kontaktu s částicí běžné hmoty?
Kolik stojí výroba naší vlastní antihmoty?
Rozhodně stojíme před mimořádně zajímavým tématem a v tomto článku vysvětlíme nejdůležitější aspekty související s neuvěřitelnou záhadou antihmoty ve vesmíru.
připraveni? Nepřestávejte číst až do konce...
Co je antihmota?
Výchozím bodem pro vysvětlení tohoto tématu do hloubky je bezpochyby jednou provždy pochopit co je antihmota a kde se to vzalo?
Ne, antihmota není nějaká podivná látka, která vyjde z Thanosovy rukavice a ukončí polovinu života. Ve skutečnosti jsou částice antihmoty ve vesmíru velmi běžné (ne tak běžné jako hmota, ale téměř).
Například naši planetu neustále bombardují kosmické spršky antičástic. Je pravda, že je nevidíme ani necítíme, ale jsou tam.
Obecně řečeno, antihmota odpovídá atomům hmoty, které se skládají z něčeho, čemu se říká „antičástice“, což jsou subatomární prvky přesně stejné jako hmota, ale s opačným nábojem, jako zrcadlová částice.
To znamená, že antiproton se chová přesně jako proton uvnitř atomu, ale má záporný náboj místo kladného. Stejným způsobem, antielektrony (nebo pozitrony) jsou kladně nabité elektrony.
Interakce mezi antiprotonem a antielektronem tedy vede ke vzniku antivodíkové antičástice.
Vyvstává otázka: Existují „antivesmíry“ tvořené atomy antivodíku, stejně jako byl náš vesmír vytvořen z vodíku?
Už to vypadá jako otázka na další příspěvek, zatím pokračujeme.
Stejně tak nejsložitější interakce mezi antičásticemi mohou ustoupit chemickým prvkům rovným těm, které zná člověk, ale s inverzními magnetickými vlastnostmi (anti-uhlík, anti-lithium atd.).
Původ antihmoty
Jeho vesmírný původ je sice stejně záhadný jako samotný Velký třesk, ale pokud vám můžeme říci něco málo o tom, jak jsme objevili existenci antičástic v našem světě.
První úvahy o tom, co by se později nazývalo antičásticemi, vzešly z návrhů o Pavel Diracv 1920. letech.
Dirac věřil, že existence subatomárních částic s obráceným nábojem, ale se stejnou hmotností a vlastnostmi jako u známé hmoty, je možná, a proto by byly schopny tvořit složené atomy s podobnými vlastnostmi, ale obráceným elektromagnetickým nábojem jako hmota.
Pouhé 4 roky poté, co navrhl svou teorii: Diracovu rovnici, se Carlu Andersonovi podařilo objevit první elektron s inverzním nábojem, který nazval pozitron. O dvě desetiletí později Owen Chamberlain objevil antiproton a antineutron.
Od té doby bylo provedeno mnoho experimentů, které se snaží detekovat, izolovat a dokonce vytvořit naše vlastní částice antihmoty, počínaje základním prvkem: antivodíkem.
Již v roce 1995 dosáhla Evropská organizace pro jaderný výzkum syntézy v laboratořích prvního atomy antivodíku. Bohužel atomy přežily jen necelou desetinu sekundy.
Pro tuto chvíli, hadronový urychlovač ve Švýcarsku pokračuje v experimentech na stabilizaci uchování atomů antihmoty.
Co se děje s hmotou a antihmotou ve vesmíru?
Přestože o vlastnostech antihmoty víme stále velmi málo, byly pozorovány chemické reakce vyplývající z interakce antičástic a částic hmoty.
V zásadě, když se antičástice, jako je pozitron, dostane do kontaktu se svou inverzní hmotou, elektronem, okamžitě se srazí a odpálí jeden druhého.
Výsledek kolize mezi hmotou a antihmotou je uvolnění mimořádného množství energie vyjádřené ve formě gama záření.
Jako by hmota a antihmota byly „přesné protiklady“, které nemohou koexistovat ve stejné rovině časoprostoru.
Množství energie generované srážkou antihmoty je tak velké, že některé vědecké obory spekulují o aplikacích čisté energie, které by mohly vzniknout při manipulaci s antihmotou.
Cena antihmoty: Kolik stojí antihmota?
Zní to zvláštně, ale jako každá jiná látka na světě má antihmota svou cenu. Ve skutečnosti je to velmi vysoká cena, protože zařízení potřebné k jeho výrobě a údržbě je vysoce sofistikované.
Ve skutečnosti nejnudnější krok aktuálně odpovídá ochrana antihmoty, protože to je zrušeno okamžitě při kontaktu s identickou částicí hmoty.
V současné době se CERNu podařilo prodloužit životnost antivodíkových atomů na zhruba 16 minut pomocí elektromagnetických izolačních polí. Ale jak si dokážete představit, není to levné.
Ze všech těchto důvodů je antihmota také nejdražší známou látkou na světě (ačkoli ji neseženete v lékárně).
Předpokládá se, že se současnými výrobními technikami na trhu Cena antihmoty by byla asi 61.200 miliardy dolarů za každý miligram.
K čemu se používá antihmota?
mezihvězdné cestování
Ponecháme-li na chvíli stranou realistickou úvahu o ohromujícím množství peněz, které stojí výroba nepatrného množství antihmoty, plus všechny komplikace, které s procesem „stvoření“ přicházejí, můžeme trochu spekulovat o praktických aplikacích, které by antihmota mohla přinést k životu. každodenní život.
Jak jsem již zmínil dříve, energie generovaná zábleskem gama záření, který způsobuje zrušení mezi částicemi hmoty a antihmoty, je tak velká, že by mohla desetimiliardově překročit kapacitu jakéhokoli jiného zdroje energie známého světu. muž.
Ve skutečnosti současné odhady naznačují, že malá nádoba antiprotonů by mohla obsahovat dostatek potenciální energie, která by nás během několika minut dopravila na Mars. Mnohem méně než 10 měsíců, které zaberou naše současné rakety na fosilní paliva.
antihmotová bomba
Pamatujete si na antihmotovou bombu, která se snažila zničit Vatikán ve filmu Andělé a démoni? No, není to tak, že by to bylo nemožné, ale pravdou je, že by to dnes bylo absurdně nepraktické nebo přinejmenším příliš drahé.
Ale teoreticky by pár částic antihmoty bylo schopno vygenerovat rázovou vlnu stokrát silnější než hirošimská jaderná bomba a s mnohem ničivějším radioaktivním zbytkem, protože potenciální energie hmoty antihmoty při srážce s hmotou částice jsou vyjádřeny v explozích gama záření (které jsou vysoce radioaktivní)
Ve skutečnosti počet získaný pomocí vzorce relativity E=m.c², nám říká, že srážka půl miligramu antihmoty plus půl miligramu běžné hmoty, by způsobilo výbuch o síle asi 22 kilotun, 4x silnější než Car Bomb, nejničivější výbušné zařízení sestrojené člověkem (mimochodem, tato bomba vážila téměř 30.000 XNUMX kilo)
Medicínské aplikace antihmoty
V současnosti se má za to, že použití antiprotonů je až 4krát účinnější než použití protonů hmoty v procesu rozkladu rakovinných buněk uvnitř těla.
Kromě toho se dnes kladné elektrony (pozitrony) používají ve vysoce kvalitních tomografických studiích, protože jsou schopny s velkou přesností detekovat metabolické procesy v těle.