Uno dei compiti più interessanti che la scienza moderna deve affrontare è svelare i misteri dell'universo. È noto che tutto nel mondo è costituito da materia o sostanza. Ma, secondo le ipotesi degli scienziati, al momento del Big Bang si sarebbe formata non solo la sostanza che compone tutti gli oggetti del mondo circostante, ma anche la cosiddetta antimateria, antimateria e, quindi, le antiparticelle di importa.
Antiparticella dell'elettrone
La prima antiparticella la cui esistenza è stata predetta e poi scientificamente provata è stata il positrone.
Per capire l'origine di questa antiparticella, vale la pena fare riferimento alla struttura dell'atomo. È noto che il nucleo di un atomo contiene protoni (particelle cariche positivamente) e neutroni (particelle prive di carica). Gli elettroni circolano nelle sue orbite - particelle con una carica elettrica negativa.
Il positrone è l'antiparticella dell'elettrone. Ha una carica positiva. In fisica, il simbolo di un positrone si presenta così: e+ (il simbolo usato per denotare un elettrone èe-). Questa antiparticella appare come risultato del decadimento radioattivo.
In che modo un positrone è diverso da un protone?
La carica del positrone è positiva, quindi la sua differenza dall'elettrone e dal neutrone è evidente. Ma il protone, a differenza dell'elettrone e del neutrone, ha anche una carica positiva. Alcune persone commettono l'errore di credere che un positrone e un protone siano essenzialmente la stessa cosa.
La differenza è che un protone è una particella, una parte della sostanza, materia che costituisce il nostro mondo, che fa parte di ogni nucleo atomico. Il positrone è l'antiparticella dell'elettrone. Non ha nulla a che fare con il protone, tranne una carica positiva.
Chi ha scoperto il positrone?
Per la prima volta, l'esistenza del positrone fu suggerita dal fisico inglese Paul Dirac nel 1928. La sua ipotesi era che un'antiparticella con una carica positiva corrisponda all'elettrone. Inoltre, Dirac suggerì che, dopo essersi incontrate, entrambe le particelle sarebbero scomparse, rilasciando una grande quantità di energia nel processo. Un' altra delle sue ipotesi era che esiste un processo inverso in cui appaiono un elettrone e una particella che sono inversi ad esso. La foto mostra le tracce di un elettrone e le sue antiparticelle
Diversi anni dopo, il fisico Carl Anderson (USA), fotografando le particelle con una camera a nebbia e studiandone le tracce, scoprì tracce di particelle simili agli elettroni. Tuttavia, le tracce avevano una curvatura inversa rispetto al campo magnetico. Pertanto, la loro accusa è stata positiva. Il rapporto tra la carica delle particelle e la massa era lo stesso di quello di un elettrone. Pertanto, la teoria di Dirac è stata confermata sperimentalmente. Anderson ha datoQuesta antiparticella è chiamata positrone. Per la sua scoperta, lo scienziato è stato insignito del Premio Nobel per la Fisica.
Il sistema accoppiato di elettrone e positrone è chiamato "positronio".
Annientamento
Il termine "annientamento" è tradotto come "scomparsa" o "distruzione". Quando Paul Dirac suggerì che l'elettrone della particella e l'antiparticella dell'elettrone scomparissero in una collisione, si intendeva il loro annientamento. In altre parole, questo termine descrive il processo di interazione tra materia e antimateria, che porta alla loro reciproca scomparsa e al rilascio di risorse energetiche durante questo processo. In quanto tale, la distruzione della materia non si verifica, inizia solo ad esistere in una forma diversa.
Durante la collisione di un elettrone e un positrone, vengono prodotti fotoni - quanti di radiazione elettromagnetica. Non hanno né carica né massa a riposo.
C'è anche un processo inverso chiamato "nascita di una coppia". In questo caso, la particella e l'antiparticella appaiono come risultato di un'interazione elettromagnetica o di altro tipo.
Anche quando un positrone e un elettrone si scontrano, l'energia viene rilasciata. Basta immaginare a cosa porterà la collisione di molte particelle con antiparticelle. Il potenziale energetico dell'annientamento per l'umanità è inestimabile.
Antiprotoni e antineutroni
È logico presumere che poiché l'antiparticella dell'elettrone esiste in natura, allora altre particelle fondamentali dovrebberoavere antiparticelle. L'antiprotone e l'antineutrone furono scoperti rispettivamente nel 1955 e nel 1956. Un antiprotone ha carica negativa, un antineutrone non ha carica. Le antiparticelle aperte sono dette antinucleoni. Pertanto, l'antimateria ha la seguente forma: i nuclei degli atomi sono costituiti da antinucleoni e i positroni orbitano attorno al nucleo.
Nel 1969, il primo isotopo di antielio fu ottenuto in URSS.
Nel 1995, l'antiidrogeno è stato sviluppato al CERN (il laboratorio europeo di ricerca nucleare).
Come ottenere l'antimateria e il suo significato
Come si è detto, le antiparticelle dell'elettrone, del protone e del neutrone sono in grado di annichilirsi con le loro particelle originarie, generando energia durante la collisione. Pertanto, lo studio di questi fenomeni è di grande importanza per vari campi della scienza.
Procurarsi l'antimateria è un processo estremamente lungo, laborioso e costoso. Per questo vengono costruiti speciali acceleratori di particelle e trappole magnetiche, che dovrebbero contenere l'antimateria risultante. L'antimateria è la sostanza più costosa fino ad oggi.
Se la produzione di antimateria potesse essere avviata, all'umanità verrebbe fornita energia per molti anni. Inoltre, l'antimateria potrebbe essere utilizzata per creare carburante per razzi, perché, in effetti, questo carburante sarebbe stato ottenuto semplicemente dal contatto dell'antimateria con qualsiasi sostanza.
Minaccia antimateria
Come molte scoperte fatte dall'uomo, la scoperta di antiparticelle di elettroni e nucleoni può presentare alle personeuna seria minaccia. Tutti conoscono il potere della bomba atomica e la distruzione che può causare. Ma la potenza dell'esplosione durante il contatto della materia con l'antimateria è colossale e molte volte maggiore della forza di una bomba atomica. Quindi, se un giorno viene inventata una "anti-bomba", l'umanità si metterà sull'orlo dell'autodistruzione.
Quali conclusioni possiamo trarre?
- L'universo è fatto di materia e antimateria.
- Le antiparticelle dell'elettrone e dei nucleoni sono chiamate "positroni" e "antinucleoni".
- Le antiparticelle hanno la carica opposta.
- La collisione di materia e antimateria porta all'annientamento.
- L'energia dell'annientamento è così grande che può sia servire il beneficio di una persona che minacciare la sua esistenza.
