Jedním z nejzajímavějších úkolů moderní vědy je odhalit záhady vesmíru. Je známo, že vše na světě se skládá z hmoty nebo substance. Ale podle předpokladů vědců v okamžiku velkého třesku nevznikla pouze látka, která tvoří všechny objekty okolního světa, ale také tzv. antihmota, antihmota a tedy antičástice záležitost.
Antičástice elektronu
První antičástice, jejíž existence byla předpovězena a následně vědecky prokázána, byl pozitron.
Abyste pochopili původ této antičástice, stojí za to odkázat na strukturu atomu. Je známo, že jádro atomu obsahuje protony (kladně nabité částice) a neutrony (částice, které nemají náboj). Na jeho drahách obíhají elektrony - částice se záporným elektrickým nábojem.
Pozitron je antičástice elektronu. Má kladný náboj. Ve fyzice vypadá symbol pozitronu takto: e+ (symbol používaný k označení elektronu jee-). Tato antičástice se objevuje jako výsledek radioaktivního rozpadu.
Jak se pozitron liší od protonu?
Náboj pozitronu je kladný, takže jeho rozdíl od elektronu a neutronu je zřejmý. Ale proton, na rozdíl od elektronu a neutronu, má také kladný náboj. Někteří lidé dělají chybu, když věří, že pozitron a proton jsou v podstatě totéž.
Rozdíl je v tom, že proton je částice, část látky, hmota, která tvoří náš svět, která je součástí každého atomového jádra. Pozitron je antičástice elektronu. Nemá to nic společného s protonem, kromě kladného náboje.
Kdo objevil pozitron?
Poprvé existenci pozitronu navrhl anglický fyzik Paul Dirac v roce 1928. Jeho hypotéza byla, že antičástice s kladným nábojem odpovídá elektronu. Kromě toho Dirac navrhl, že po setkání obě částice zmizí a uvolní velké množství energie v procesu. Další z jeho hypotéz bylo, že existuje inverzní proces, při kterém se objeví elektron a částice, které jsou k němu inverzní. Na fotografii jsou stopy elektronu a jeho antičástic
O několik let později fyzik Carl Anderson (USA), fotografující částice v oblačné komoře a studující jejich stopy, objevil stopy částic podobných elektronům. Dráhy však měly opačné zakřivení od magnetického pole. Proto byl jejich náboj kladný. Poměr náboje částice k hmotnosti byl stejný jako u elektronu. Tak byla Diracova teorie experimentálně potvrzena. Anderson dalTato antičástice se nazývá pozitron. Za svůj objev byl vědec oceněn Nobelovou cenou za fyziku.
Spřažený systém elektronu a pozitronu se nazývá „pozitronium“.
Zničení
Pojem "zničení" se překládá jako "zmizení" nebo "zničení". Když Paul Dirac navrhl, že elektron částice a antičástice elektronu zmizí při srážce, bylo tím míněno jejich zničení. Jinými slovy, tento termín popisuje proces interakce mezi hmotou a antihmotou, vedoucí k jejich vzájemnému zániku a uvolnění energetických zdrojů během tohoto procesu. K destrukci hmoty jako takové nedochází, pouze začíná existovat v jiné formě.
Při srážce elektronu a pozitronu vznikají fotony – kvanta elektromagnetického záření. Nemají náboj ani klidovou hmotnost.
Existuje také obrácený proces zvaný „narození páru“. V tomto případě se částice a antičástice objeví jako výsledek elektromagnetické nebo jiné interakce.
I když se jeden pozitron a jeden elektron srazí, energie se uvolní. Stačí si představit, k čemu povede srážka mnoha částic s antičásticemi. Energetický potenciál anihilace pro lidstvo je neocenitelný.
Antiproton a antineutron
Je logické předpokládat, že jelikož antičástice elektronu existuje v přírodě, měly by jiné základní částicemít antičástice. Antiproton a antineutron byly objeveny v roce 1955 a 1956. Antiproton má záporný náboj, antineutron nemá náboj. Otevřené antičástice se nazývají antinukleony. Antihmota má tedy následující formu: jádra atomů se skládají z antinukleonů a pozitrony obíhají kolem jádra.
V roce 1969 byl v SSSR získán první izotop antihelia.
V roce 1995 byl v CERNu (evropské laboratoři jaderného výzkumu) vyvinut antivodík.
Získání antihmoty a její význam
Jak již bylo řečeno, antičástice elektronu, protonu a neutronu jsou schopny anihilovat se svými původními částicemi a při srážce generovat energii. Proto je studium těchto jevů velmi důležité pro různé oblasti vědy.
Získání antihmoty je extrémně dlouhý, pracný a nákladný proces. K tomu se staví speciální urychlovače částic a magnetické pasti, které by měly výslednou antihmotu zadržet. Antihmota je dosud nejdražší látkou.
Kdyby bylo možné uvést do provozu výrobu antihmoty, lidstvu by byla poskytnuta energie na mnoho let. Kromě toho by antihmota mohla být použita k vytvoření raketového paliva, protože ve skutečnosti by toto palivo bylo získáno pouhým kontaktem antihmoty s jakoukoli látkou.
Hrozba antihmoty
Jako mnoho objevů učiněných člověkem, objev elektronových a nukleonových antičástic může lidem přinéstvážnou hrozbou. Každý zná sílu atomové bomby a zkázu, kterou může způsobit. Ale síla výbuchu při kontaktu hmoty s antihmotou je kolosální a mnohonásobně větší než síla atomové bomby. Pokud tedy jednoho dne bude vynalezena „anti-bomba“, lidstvo se dostane na pokraj sebezničení.
Jaké závěry můžeme vyvodit?
- Vesmír se skládá z hmoty a antihmoty.
- Antičástice elektronu a nukleonů se nazývají „pozitron“a „antinukleony“.
- Antičástice mají opačný náboj.
- Srážka hmoty a antihmoty vede ke zničení.
- Energie anihilace je tak velká, že může člověku sloužit jak ve prospěch, tak i ohrozit jeho existenci.
