- Apakah antimateri?
- Penemuan antimateri
- Sifat antimateri
- Di manakah antimateri ditemui?
- Untuk apa antimateri?
Kami menerangkan apa itu antijirim, bagaimana ia ditemui, sifatnya, perbezaan dengan jirim dan di mana ia ditemui.
Apakah antimateri?
Dalam fizik zarah, antijirim ialah jenis jirim yang terdiri daripadaantizarah, bukannyazarah biasa. Ia adalah jenis yang kurang kerap perkara.
Antimatter sangat serupa dengan perkara biasa, satu-satunya perbezaan adalah dalam cas elektrik zarah dan dalam beberapa nombor kuantum. Oleh itu, antielektron, juga dipanggilpositron, Ia adalah antizarah elektron, yang mempunyai sifat yang sama kecuali cas, yang positif. Antineutron, sebaliknya, adalah neutral (seperti neutron) tetapi momen magnetnya adalah bertentangan. Akhirnya, antiproton berbeza daripada proton kerana ia bercas negatif.
Dengan berinteraksi, antijirim dan jirim memusnahkan satu sama lain selepas beberapa saat, membebaskan sejumlah besarTenaga dalam bentuk foton bertenaga tinggi (sinar gamma) dan pasangan zarah-antizarah asas yang lain.
Dalam kajian tentangfizikal Perbezaan dibuat antara zarah dan antizarah menggunakan bar mendatar (makro) di atas simbol yang sepadan denganproton (p),elektron (e) danneutron (n).
Atom yang terdiri daripada antizarah tidak wujud secara semula jadi dalam alam semula jadi kerana mereka akan dimusnahkan dengan perkara biasa. Hanya jumlah yang sangat kecil telah berjaya dibuat dalam eksperimen yang bertujuan untuk pembentukan anti-atom.
Penemuan antimateri
Kewujudan antijirim telah diteorikan pada tahun 1928 oleh ahli fizik Inggeris Paul Dirac (1902-1984) apabila beliau mula merumuskan persamaan matematik yang menggabungkan prinsip-prinsip relativiti Albert Einstein dan fizik kuantum oleh Niels Bohr.
Kerja-kerja teori yang sukar ini berjaya diselesaikan dan dari situlah kesimpulan diperolehi bahawa mesti ada zarah yang serupa dengan elektron tetapi dengan cas elektrik positif. Antizarah pertama ini dipanggil antielektron dan hari ini diketahui bahawa pertemuannya dengan elektron biasa membawa kepada penghapusan bersama dan penjanaan foton (sinar gamma).
Oleh itu, adalah mungkin untuk memikirkan kewujudan antiproton dan antineutron. Teori Dirac telah disahkan pada tahun 1932, apabila positron ditemui dalam interaksi antara sinar kosmik dan bahan biasa.
Sejak itu penghapusan bersama elektron dan antielektron telah diperhatikan. Pertemuan mereka membentuk satu sistem yang dikenali sebagai positronium, separuh hayat tidak pernah melebihi 10-10 atau 10-7 saat.
Selepas itu, dalam pemecut zarah Berkeley (California, 1955) adalah mungkin untuk menghasilkan antiproton dan antineutron melalui perlanggaran atom tenaga tinggi, mengikut formula Einstein tentang E = m.c2 (tenaga sama jisim oleh kelajuan cahaya kuasa dua).
Begitu juga, pada tahun 1995 anti-atom pertama diperolehi terima kasih kepada Pertubuhan Penyelidikan Nuklear Eropah (CERN). Ahli fizik Eropah ini berjaya mencipta atom hidrogen atau antihidrogen antijirim, terdiri daripada positron yang mengorbit antiproton.
Sifat antimateri
Penyelidikan terkini tentang antijirim menunjukkan bahawa ia stabil seperti jirim biasa. Walau bagaimanapun, sifat elektromagnetnya adalah songsang dengan sifat jirim.
Tidak mudah untuk mengkajinya secara mendalam, memandangkan kos kewangan yang besar yang terlibat dalam pengeluarannya di makmal (kira-kira USD 62,500 juta setiap miligram dicipta) dan tempohnya yang sangat singkat.
Kes penciptaan antijirim yang paling berjaya di makmal berlangsung kira-kira 16 minit. Walaupun begitu, pengalaman baru-baru ini telah membawa kepada intuisi bahawa jirim dan antijirim mungkin tidak mempunyai sifat yang sama.
Di manakah antimateri ditemui?
Ini adalah salah satu misteri antimateri, yang mana terdapat banyak penjelasan yang mungkin. Kebanyakan teori tentang asal usul Alam semesta menerima bahawa pada mulanya mereka wujud perkadaran seperti jirim dan antijirim.
Walau bagaimanapun, pada masa ini alam semesta yang boleh diperhatikan nampaknya hanya terdiri daripada bahan biasa. Penjelasan yang mungkin untuk perubahan ini menunjukkan interaksi jirim dan antijirim dengan jirim gelap, atau kepada asimetri awal antara jumlah jirim dan antijirim yang terhasil semasa letupan Besar.
Apa yang kita tahu ialah pengeluaran antizarah semula jadi berlaku di Cincin Van Allen di planet kita. Cincin ini terletak kira-kira dua ribu kilometer dari permukaan dan bertindak balas dengan cara ini apabila sinar gamma menyerang suasana Luaran.
Antijirim ini cenderung berkumpul bersama, kerana tidak ada bahan biasa yang mencukupi di rantau itu untuk memusnahkan dirinya sendiri, dan sesetengah saintis berpendapat bahawa sumber ini boleh digunakan untuk "mengekstrak" antijirim.
Untuk apa antimateri?
Antijirim belum mempunyai banyak kegunaan praktikal dalam industri manusia, kerana ia sangat tinggi kos dan yang menuntut teknologi yang membayangkan pengeluaran dan pengendaliannya. Walau bagaimanapun, aplikasi tertentu sudah menjadi kenyataan.
Sebagai contoh, imbasan tomografi pelepasan positron (PET) dilakukan, yang telah mencadangkan bahawa penggunaan antiproton dalam rawatan kanser adalah mungkin dan mungkin lebih berkesan daripada teknik proton semasa (radioterapi).
Walau bagaimanapun, aplikasi utama antimateri adalah sebagai sumber Tenaga. Menurut persamaan Einstein, penghapusan jirim dan antijirim melepaskan begitu banyak tenaga sehingga satu kilo jirim / penghapusan antijirim akan menjadi sepuluh bilion kali lebih produktif daripada mana-mana tindak balas kimia dan sepuluh ribu kali lebih banyak daripada pembelahan nuklear.
Jika tindak balas ini dapat dikawal dan dimanfaatkan, semua industri dan juga pengangkutan akan berubah. Sebagai contoh, sepuluh miligram antimateri boleh mendorong kapal angkasa sehingga Marikh.