"Antimaterie" klinkt als iets uit een sciencefictionverhaal, maar het is zeker echt, ondanks hoe moeilijk het kan zijn om het in onze wereld te vinden.
Antimaterie is een ongelooflijk controversieel onderwerp van discussie voor onderzoekers van de kosmos, met name deeltjesfysici, die momenteel niet over de technologie beschikken om het mysterie van antimaterie volledig te ontrafelen. antimaterie en zijn eigenschappen.
Aan de andere kant blijven de oorsprong en de chemische en fysische eigenschappen van atomen bestaande uit antimateriedeeltjes een mysterie voor de moderne wetenschap. Er liggen enkele theorieën op tafel, maar geen enkele is bewezen (maar dat zal ik later uitleggen).
Als je geïnteresseerd bent in de vorming van materie tijdens het ontstaan van het universum, lees dan zeker ons interessante artikel over de verschillende theorieën over het ontstaan van het heelal.
In verband hiermee zijn er tegenwoordig meerdere theorieën die de oorsprong en eigenschappen van antimateriedeeltjes proberen te verklaren, evenals de rol die deze elementen spelen in de kosmische mechanica te begrijpen.
Er zijn veel vragen die voortkomen uit dit onderwerp:
Waar komt antimaterie vandaan?
Zijn er hele sterrenstelsels van antimaterie?
Waar is alle antimaterie gebleven na de oerknal?
Wat gebeurt er als een antideeltje in contact komt met een deeltje van gewone materie?
Hoeveel kost het om onze eigen antimaterie te maken?
We hebben absoluut te maken met een buitengewoon interessant onderwerp en in dit artikel gaan we de meest relevante aspecten uitleggen die verband houden met het ongelooflijke mysterie van antimaterie in het universum.
Klaar? Stop niet met lezen tot het einde...
Wat is antimaterie?
Het uitgangspunt om dit onderwerp diepgaand uit te leggen, is ongetwijfeld om voor eens en voor altijd te begrijpen wat is antimaterie? en waar kwam het vandaan?
Nee, antimaterie is geen vreemde substantie die uit Thanos' handschoen zal komen om de helft van het leven te beëindigen. In feite zijn antimateriedeeltjes heel gewoon in het universum (niet zo gewoon als materie, maar bijna).
Onze planeet wordt bijvoorbeeld voortdurend gebombardeerd door kosmische regens van antideeltjes. Het is waar dat we ze niet kunnen zien of voelen, maar ze zijn er.
In algemene termen komt antimaterie overeen met de atomen van materie die zijn samengesteld uit iets dat "antideeltjes" wordt genoemd, die subatomaire elementen zijn die precies hetzelfde zijn als materie, maar met de tegenovergestelde lading, zoals een spiegeldeeltje.
Dat wil zeggen, een antiproton gedraagt zich precies als een proton in een atoom, maar het heeft een negatieve lading in plaats van een positieve. Op dezelfde manier is de anti-elektronen (of positronen) zijn positief geladen elektronen.
Daarom leidt de interactie tussen een antiproton en een anti-elektron tot de vorming van een antiwaterstof-antideeltje.
De vraag die dan rijst zou zijn: zijn er "anti-universa" gevormd door anti-waterstofatomen, net zoals ons universum werd gevormd uit waterstof?
Dit lijkt al een vraag voor een andere post, voorlopig gaan we verder.
Op dezelfde manier kunnen de meest complexe interacties tussen antideeltjes plaats maken voor chemische elementen die gelijk zijn aan die welke de mens kent, maar met inverse magnetische eigenschappen (anti-koolstof, anti-lithium, enz.).
De oorsprong van antimaterie
Hoewel zijn kosmische oorsprong net zo mysterieus is als de oerknal zelf, als we je iets kunnen vertellen over hoe we het bestaan van antideeltjes in onze wereld hebben ontdekt.
De eerste overwegingen over wat later antideeltjes zouden worden genoemd, kwamen voort uit de voorstellen van Paul dirac, in de jaren 1920.
Dirac geloofde dat het bestaan van subatomaire deeltjes met omgekeerde lading maar met dezelfde massa en eigenschappen als die van bekende materie mogelijk was en dat deze daarom in staat zouden zijn samengestelde atomen te vormen met vergelijkbare eigenschappen, maar de elektromagnetische lading omkeren met die van materie.
Slechts 4 jaar nadat hij zijn theorie had voorgesteld: de Dirac-vergelijking, slaagde Carl Anderson erin het eerste elektron met een inverse lading te ontdekken, dat hij positron noemde. Twee decennia later zou Owen Chamberlain het antiproton en antineutron ontdekken.
Sindsdien zijn er meerdere experimenten uitgevoerd om onze eigen antimateriedeeltjes te detecteren, te isoleren en zelfs te creëren, te beginnen met het basiselement: antiwaterstof.
Al in 1995 bereikte de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek de synthese in laboratoria van de eerste anti-waterstof atomen. Helaas overleefden de atomen iets minder dan een tiende van een seconde.
Voorlopig is de hadron-botser in zwitserland zet experimenten voort om het behoud van antimaterie-atomen te stabiliseren.
Wat gebeurt er met materie en antimaterie in het heelal?
Hoewel we nog heel weinig weten over de eigenschappen van antimaterie, zijn de chemische reacties die het gevolg zijn van de interactie van antideeltjes en materiedeeltjes waargenomen.
Kortom, wanneer een antideeltje, zoals een positron, in contact komt met zijn inverse in materie, een elektron, botsen ze onmiddellijk en blazen ze elkaar op.
Het resultaat van de botsing tussen materie en antimaterie is het vrijkomen van een buitengewone hoeveelheid energie uitgedrukt in de vorm van gammastraling.
Het is alsof materie en antimaterie 'exacte tegenpolen' zijn die niet naast elkaar kunnen bestaan in hetzelfde gebied van ruimte-tijd.
De hoeveelheid energie die wordt gegenereerd door botsende antimaterie is zo groot dat sommige wetenschappelijke velden speculeren over toepassingen van schone energie die zouden kunnen voortvloeien uit het manipuleren van antimaterie.
Antimaterieprijs: hoeveel kost antimaterie?
Het klinkt vreemd, maar net als elke andere stof in de wereld heeft antimaterie een prijs. In feite is het een zeer hoge prijs, aangezien de apparatuur die nodig is om het te vervaardigen en te onderhouden zeer geavanceerd is.
In feite komt de meest vervelende stap op dit moment overeen met de antimaterie Behoud, omdat dit onmiddellijk wordt opgeheven wanneer het in contact komt met een identiek deeltje materie.
Op dit moment is CERN erin geslaagd de levensduur van antiwaterstofatomen te verlengen tot ongeveer 16 minuten met behulp van elektromagnetische isolatievelden. Maar, zoals je je kunt voorstellen, is dit niet goedkoop.
Om al deze redenen is antimaterie ook de duurste bekende stof ter wereld (hoewel je het niet bij de apotheek kunt krijgen).
Er wordt aangenomen dat met de huidige productietechnieken op de markt, de De prijs van antimaterie zou ongeveer 61.200 miljard dollar per milligram bedragen.
Waar wordt antimaterie voor gebruikt?
interstellaire reizen
Afgezien van de enorme hoeveelheid geld die het kost om minieme hoeveelheden antimaterie te maken, plus alle complicaties die gepaard gaan met het "creatieproces", kunnen we een beetje speculeren over de praktische toepassingen die antimaterie tot leven zou kunnen brengen. dagelijks leven.
Zoals ik al eerder heb vermeld, is de energie die wordt gegenereerd door de gammastraaluitbarsting die de opheffing tussen materiedeeltjes en antimaterie veroorzaakt, zo groot dat deze de capaciteit van elke andere bekende energiebron met een factor tien miljard zou kunnen overschrijden. Mens.
De huidige schattingen suggereren zelfs dat een klein potje antiprotonen voldoende potentiële energie zou kunnen bevatten om ons in slechts een paar minuten naar Mars te brengen. Veel minder dan de 10 maanden die onze huidige raketten op fossiele brandstof nodig hebben.
antimaterie bom
Herinner je je de antimateriebom die het Vaticaan probeerde te vernietigen in de film Angels and Demons? Nou, het is niet dat het onmogelijk is, maar de waarheid is dat dit tegenwoordig absurd onpraktisch zou zijn, of op zijn minst te duur.
Maar in theorie zouden een paar antimateriedeeltjes in staat zijn om een schokgolf op te wekken die honderden keren krachtiger is dan de atoombom van Hiroshima en met een veel verwoestender radioactief residu, aangezien de potentiële energie van de antimateriemassa, bij een botsing met materie deeltjes wordt uitgedrukt in explosies van gammastraling (die zeer radioactief zijn)
In feite is de telling verkregen met de relativiteitsformule E=mc², vertelt ons dat de botsing van een halve milligram antimaterie plus een halve milligram gewone materie, zou een explosie van ongeveer 22 kiloton veroorzaken, 4 keer krachtiger dan de Tsaarbom, het meest verwoestende explosief gebouwd door de mens (trouwens, deze bom woog bijna 30.000 kilo)
Medische toepassingen van antimaterie
Op dit moment wordt aangenomen dat het gebruik van antiprotonen tot 4 keer effectiever is dan het gebruik van protonen van materie bij het afbreken van kankercellen in het lichaam.
Bovendien worden tegenwoordig positieve elektronen (positronen) gebruikt in tomografische studies van hoge kwaliteit, omdat ze in staat zijn om metabolische processen in het lichaam met grote nauwkeurigheid te detecteren.