"अँटीमॅटर" एखाद्या विज्ञान कल्पित कथेतील काहीतरी वाटते, परंतु आपल्या जगात शोधणे किती कठीण असले तरीही ते नक्कीच वास्तविक आहे.
प्रतिपदार्थ हा विश्वातील संशोधकांसाठी, विशेषत: कण भौतिकशास्त्रज्ञांसाठी चर्चेचा एक आश्चर्यकारकपणे विवादास्पद विषय आहे, ज्यांच्याकडे सध्या अँटिमेटरचे रहस्य पूर्णपणे उलगडण्याचे तंत्रज्ञान नाही. प्रतिपदार्थ आणि त्याचे गुणधर्म.
दुसरीकडे, प्रतिद्रव्य कणांपासून बनलेल्या अणूंची उत्पत्ती आणि रासायनिक आणि भौतिक गुणधर्म आधुनिक विज्ञानासाठी एक गूढच राहिले आहेत. टेबलवर काही सिद्धांत आहेत, परंतु कोणतेही सिद्ध झालेले नाहीत (परंतु मी ते नंतर समजावून सांगेन).
जर तुम्हाला विश्वाच्या निर्मितीदरम्यान पदार्थाच्या निर्मितीमध्ये स्वारस्य असेल, तर आमचा विविध विषयावरील मनोरंजक लेख नक्की वाचा. विश्वाच्या उत्पत्तीबद्दलचे सिद्धांत.
या संबंधात, आज अनेक सिद्धांत आहेत जे प्रतिपदार्थ कणांची उत्पत्ती आणि गुणधर्म स्पष्ट करण्याचा प्रयत्न करतात, तसेच हे घटक वैश्विक यांत्रिकीमध्ये काय भूमिका बजावतात हे समजून घेण्याचा प्रयत्न करतात.
या विषयावरून अनेक प्रश्न उद्भवतात:
प्रतिपदार्थ कोठून येतो?
प्रतिपदार्थाच्या संपूर्ण आकाशगंगा आहेत का?
महास्फोटानंतर सर्व प्रतिपदार्थ कुठे गेले?
प्रतिकण सामान्य पदार्थाच्या कणाच्या संपर्कात आल्यास काय होते?
स्वतःचे प्रतिपदार्थ बनवण्यासाठी किती खर्च येतो?
आम्ही निश्चितपणे एक अत्यंत मनोरंजक विषयाला तोंड देत आहोत आणि या लेखात आम्ही विश्वातील प्रतिपदार्थाच्या अविश्वसनीय रहस्याशी संबंधित सर्वात संबंधित पैलू स्पष्ट करणार आहोत.
तयार? शेवटपर्यंत वाचन थांबवू नका...
प्रतिपदार्थ म्हणजे काय?
निःसंशयपणे, हा विषय सखोलपणे समजावून सांगण्याचा प्रारंभिक बिंदू एकदा आणि सर्वांसाठी समजून घेणे आहे प्रतिपदार्थ काय आहे आणि ते कुठून आले?
नाही, प्रतिपदार्थ हा काही विचित्र पदार्थ नाही जो थॅनोसच्या गॉन्टलेटमधून अर्ध्या आयुष्याचा अंत करण्यासाठी बाहेर पडणार आहे. खरं तर, प्रतिपदार्थ कण विश्वात खूप सामान्य आहेत (पदार्थासारखे सामान्य नाही, परंतु जवळजवळ).
उदाहरणार्थ, आपल्या ग्रहावर सतत प्रतिकणांच्या वैश्विक वर्षावांचा भडिमार होत असतो. आपण त्यांना पाहू किंवा अनुभवू शकत नाही हे खरे आहे, परंतु ते तेथे आहेत.
सामान्य शब्दात, प्रतिपदार्थ हे पदार्थाच्या अणूंशी संबंधित असतात जे "अँटीपार्टिकल्स" नावाच्या एखाद्या पदार्थाने बनलेले असतात, जे उपपरमाण्विक घटक असतात जे पदार्थासारखेच असतात परंतु विरुद्ध चार्ज असलेले, मिरर कणांसारखे असतात.
म्हणजेच, अँटीप्रोटॉन अणूच्या आत प्रोटॉनप्रमाणे वागतो, परंतु त्यावर सकारात्मक ऐवजी नकारात्मक चार्ज असतो. त्याच प्रकारे, द अँटीइलेक्ट्रॉन (किंवा पॉझिट्रॉन) हे सकारात्मक चार्ज केलेले इलेक्ट्रॉन आहेत.
म्हणून, अँटीप्रोटॉन आणि अँटीइलेक्ट्रॉन यांच्यातील परस्परसंवादामुळे अँटीहाइड्रोजन अँटीपार्टिकल तयार होते.
तेव्हा निर्माण होणारा प्रश्न असा असेल: जसे आपले विश्व हायड्रोजनपासून निर्माण झाले तसे ‘अँटी-हाइड्रोजन अणूंद्वारे’ निर्माण झाले आहे का?
हे आधीच दुसर्‍या पोस्टसाठी प्रश्नासारखे दिसते, आत्तासाठी, आम्ही सुरू ठेवतो.
अशाच प्रकारे, प्रतिकणांमधील सर्वात जटिल परस्परसंवाद मानवाला ज्ञात असलेल्या परंतु व्यस्त चुंबकीय गुणधर्मांसह (अँटी-कार्बन, अँटी-लिथियम इ.) रासायनिक घटकांना मार्ग देऊ शकतात.
प्रतिपदार्थाची उत्पत्ती
जरी त्याचे वैश्विक उत्पत्ती बिग बँग सारखेच रहस्यमय असले तरी, आपण आपल्या जगात प्रतिकणांचे अस्तित्व कसे शोधले याबद्दल थोडेसे सांगू शकलो तर.
च्या प्रस्तावांवरून नंतर अँटिपार्टिकल्स कशाला म्हटले जाईल याबद्दलचे पहिले विचार उद्भवले पॉल डिराक, 1920 च्या दशकात.
डिरॅकचा असा विश्वास होता की रिव्हर्स चार्ज असलेल्या परंतु ज्ञात पदार्थाच्या समान वस्तुमान आणि गुणधर्मांसह सबअॅटॉमिक कणांचे अस्तित्व शक्य आहे आणि म्हणूनच, ते समान गुणधर्म असलेले कंपाऊंड अणू तयार करण्यास सक्षम असतील परंतु ते पदार्थाच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक चार्ज उलट करतात.
त्याचा सिद्धांत मांडल्यानंतर फक्त 4 वर्षांनी: डायरॅक समीकरण, कार्ल अँडरसनने व्यस्त चार्ज असलेले पहिले इलेक्ट्रॉन शोधण्यात व्यवस्थापित केले, ज्याला त्याने पॉझिट्रॉन नाव दिले. दोन दशकांनंतर, ओवेन चेंबरलेन अँटीप्रोटॉन आणि अँटीन्यूट्रॉन शोधतील.
तेव्हापासून, अनेक प्रयोग केले गेले आहेत जे मूळ घटक: अँटीहाइड्रोजनपासून सुरुवात करून, आमचे स्वतःचे प्रतिद्रव्य कण शोधण्याचा, वेगळे करण्याचा आणि अगदी तयार करण्याचा प्रयत्न करतात.
आधीच 1995 मध्ये, युरोपियन ऑर्गनायझेशन फॉर न्यूक्लियर रिसर्चने प्रथम प्रयोगशाळांमध्ये संश्लेषण साध्य केले. अँटीहाइड्रोजन अणू. दुर्दैवाने, अणू फक्त एका सेकंदाच्या दहाव्या भागासाठी टिकून राहिले.
क्षणासाठी, द स्वित्झर्लंडमधील हॅड्रॉन कोलायडर अँटिमेटर अणूंचे संरक्षण स्थिर करण्यासाठी प्रयोग सुरू ठेवतो.
विश्वातील पदार्थ आणि प्रतिपदार्थांचे काय होते?
प्रतिपदार्थांच्या गुणधर्मांबद्दल आपल्याला अद्याप फारच कमी माहिती असली तरी, प्रतिकण आणि पदार्थ कण यांच्या परस्परसंवादामुळे होणाऱ्या रासायनिक अभिक्रिया दिसून आल्या आहेत.
मूलतः, जेव्हा पॉझिट्रॉनसारखे प्रतिकण, त्याच्या उलट पदार्थाच्या, इलेक्ट्रॉनच्या संपर्कात येतात, तेव्हा ते लगेच एकमेकांवर आदळतात आणि स्फोट करतात.
चा परिणाम पदार्थ आणि प्रतिपदार्थ यांच्यातील टक्कर गॅमा किरणोत्सर्गाच्या स्वरूपात व्यक्त केलेली विलक्षण उर्जा आहे.
जणू काही पदार्थ आणि प्रतिपदार्थ हे "तंतोतंत विरुद्ध" आहेत जे स्पेस-टाइमच्या एकाच प्लेनमध्ये एकत्र राहू शकत नाहीत.
अँटिमेटरच्या टक्करातून निर्माण होणारी उर्जा इतकी मोठी आहे की काही वैज्ञानिक क्षेत्रे प्रतिपदार्थ हाताळण्यापासून उद्भवू शकणार्‍या स्वच्छ उर्जा अनुप्रयोगांचा अंदाज लावतात.
प्रतिपदार्थ किंमत: प्रतिपदार्थाची किंमत किती आहे?
हे विचित्र वाटते, परंतु जगातील इतर पदार्थांप्रमाणे, प्रतिपदार्थाची किंमत आहे. खरं तर, ही खूप जास्त किंमत आहे, कारण ते तयार करण्यासाठी आणि देखरेख करण्यासाठी आवश्यक उपकरणे अत्यंत अत्याधुनिक आहेत.
खरं तर, सर्वात कंटाळवाणा पाऊल सध्या संबंधित आहे प्रतिपदार्थ संरक्षण, कारण पदार्थाच्या समान कणाच्या संपर्कात आल्यावर हे त्वरित रद्द केले जाते.
सध्या, CERN ने इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक आयसोलेशन फील्डचा वापर करून अँटीहाइड्रोजन अणूंचे आयुष्य सुमारे 16 मिनिटांपर्यंत वाढविण्यात व्यवस्थापित केले आहे. परंतु, जसे आपण कल्पना करू शकता, हे स्वस्त नाही.
या सर्व कारणांमुळे, प्रतिपदार्थ देखील जगातील सर्वात महाग ज्ञात पदार्थ आहे (जरी तुम्हाला ते फार्मसीमध्ये मिळू शकत नाही).
असे मानले जाते की बाजारात सध्याच्या उत्पादन तंत्रासह, द प्रतिपदार्थाची किंमत प्रत्येक मिलीग्रामसाठी सुमारे 61.200 अब्ज डॉलर्स असेल.
प्रतिपदार्थ कशासाठी वापरला जातो?
आंतरतारकीय प्रवास
प्रतिपदार्थाची मिनिटाची रक्कम बनवण्यासाठी लागणार्‍या आश्चर्यकारक रकमेचा, तसेच "निर्मिती" प्रक्रियेत येणार्‍या सर्व गुंतागुंतांचा एक क्षणभर वास्तववादी विचार बाजूला ठेवून, प्रतिपदार्थ जीवनात आणू शकणार्‍या व्यावहारिक अनुप्रयोगांबद्दल आपण थोडासा अंदाज लावू शकतो. दैनंदिन जीवनात.
मी आधी सांगितल्याप्रमाणे, गॅमा किरणांच्या स्फोटामुळे निर्माण होणारी ऊर्जा पदार्थ आणि प्रतिपदार्थांच्या कणांमधील रद्दीकरणाची निर्मिती करते एवढी मोठी आहे की ती जगाला ज्ञात असलेल्या उर्जेच्या इतर कोणत्याही स्त्रोताच्या क्षमतेच्या दहा अब्ज घटकांपेक्षा जास्त असू शकते. माणूस
खरं तर, सध्याचा अंदाज असे सूचित करतो की अँटीप्रोटॉनच्या एका लहान भांड्यात आपल्याला काही मिनिटांत मंगळावर नेण्यासाठी पुरेशी संभाव्य ऊर्जा असू शकते. आमच्या सध्याच्या जीवाश्म इंधन रॉकेटला लागणाऱ्या 10 महिन्यांपेक्षा खूपच कमी.
प्रतिपदार्थ बॉम्ब
एंजल्स अँड डेमन्स या चित्रपटातील व्हॅटिकनला नष्ट करण्याचा प्रयत्न करणारा अँटीमॅटर बॉम्ब आठवतो का? बरं, हे अशक्य आहे असं नाही, पण सत्य हे आहे की हे आजच्या काळात अव्यवहार्य किंवा कमीत कमी महाग असेल.
परंतु, सिद्धांतानुसार, प्रतिपदार्थाचे दोन कण हिरोशिमा अणुबॉम्बपेक्षा शेकडो पट अधिक शक्तिशाली शॉक वेव्ह निर्माण करण्यास सक्षम असतील आणि त्याहून अधिक विनाशकारी किरणोत्सर्गी अवशेषांसह, प्रतिद्रव्य वस्तुमानाची संभाव्य उर्जा, पदार्थाशी टक्कर घेत असताना. कण गामा किरणांच्या स्फोटात व्यक्त केले जातात (जे अत्यंत किरणोत्सर्गी असतात)
किंबहुना, सापेक्षता सूत्रासह प्राप्त केलेली गणना E=m.c², आम्हाला सांगते की अर्धा मिलिग्रॅम अँटिमेटर आणि अर्धा मिलिग्रॅम सामान्य पदार्थाची टक्कर, सुमारे 22 किलोटनचा स्फोट होईल, झार बॉम्बपेक्षा 4 पट अधिक शक्तिशाली, मानवाने बनवलेले सर्वात विनाशकारी स्फोटक उपकरण (तसे, या बॉम्बचे वजन जवळपास 30.000 किलो आहे)
प्रतिपदार्थांचे वैद्यकीय अनुप्रयोग
याक्षणी असे मानले जाते की शरीरातील कर्करोगाच्या पेशी तोडण्याच्या प्रक्रियेत पदार्थाच्या प्रोटॉनच्या वापरापेक्षा अँटीप्रोटॉनचा वापर 4 पट अधिक प्रभावी आहे.
याव्यतिरिक्त, आज, सकारात्मक इलेक्ट्रॉन (पॉझिट्रॉन) उच्च-गुणवत्तेच्या टोमोग्राफिक अभ्यासांमध्ये वापरले जातात, कारण ते शरीरातील चयापचय प्रक्रिया मोठ्या अचूकतेने शोधण्यास सक्षम आहेत.