Amikor meghallja a szót antianyag Valami jellemzőnek tűnik egy filmre. Ez azonban valami teljesen valóságos, és még a testünkben is kibocsátjuk. Az antianyag nagyon fontos lett a tudomány számára, mivel segít megérteni az univerzum számos aspektusát, kialakulását és evolúcióját. Ezenkívül megmagyaráz számos, a valóságban lejátszódó jelenséget.
Szeretné tudni, hogy mi az antianyag, és miért olyan fontos? Itt mindent elmagyarázunk neked.
Mi az antianyag
Az antianyag azon óriási egyenletek egyikéből származik, amelyeknek olyan nyelvük van, amelyet csak nagy fizikusok és matematikusok képesek megfejteni. Ezek az egyenletek valami rossznak tűnnek, és általában ennyi egyenlet után normális, hogy van valami hiba. Azonban, ez teljesen igaz és az antianyag valóságos.
Ez egy olyan anyag, amely úgynevezett antirészecskékből áll. Ezek a részecskék megegyeznek az általunk ismertekkel, de teljesen ellentétes elektromos töltéssel rendelkeznek. Például, egy negatív töltésű elektron antirészecskéje pozitron. Egyenlő elem, azonos összetételű, de pozitív töltéssel. Ez ilyen egyszerű, és aki bonyolultabbá akarja tenni, az téved.
Ezek a részecske- és részecskeellenes anyagok párokba mennek. Amikor a kettő összeütközik, megsemmisítik egymást, és teljesen eltűnnek. Ennek az ütközésnek az eredményeként fényvillanás keletkezik. Azoknak a részecskéknek, amelyeknek nincs töltése, például a neutrínókról, úgy gondolják, hogy ők is saját antirészecskék.
Vannak olyan elméletek, amelyek ezeket a részecskéket Majorana néven gondolják, és ebből következik, hogy a sötét anyag részecskék lehetnek Majorana részecskék is vagyis azt mondják, hogy ők maguk egyszerre annak antirészecskéi és részecskéi.
Dirac egyenlete
Amint megbeszéltük, az antianyag matematikai vizsgálatokból és hosszú fizikai egyenletekből származik. Paul Dirac fizikus 1930-ban tanulmányozta mindezt. Megpróbálta egyesíteni a legfontosabb fizikai áramokat: a speciális relativitáselméletet és a kvantummechanikát. Ez a két áram, egyetlen elméleti keretben egyesülve, nagymértékben segítheti az univerzum megértését.
Ma ezt Dirac-egyenletként ismerjük. Ez egy meglehetősen egyszerű egyenlet, de akkoriban minden tudóst elárasztott. Az egyenlet előre jelzett valamit, ami lehetetlennek tűnik, negatív energiájú részecskéket. Dirac egyenletei szerint a részecskék energiája alacsonyabb lehet, mint a pihenésé. Vagyis kevesebb energiájuk lehet, mint akkor, amikor semmit sem csinálnak. Ezt az állítást a fizikusok nehezebben értették meg. Hogyan lehet kevesebb energiád, mint bármi nélkül, ha már semmit sem csinálsz egyedül?
Ebből meg lehetett tudni, hogy a részecskék negatív energiával rendelkeznek. Mindez kiváltotta azt a valóságot, amelyben negatív energiájú részecskék tengere van, és amelyet a fizika nem fedezett fel. Amikor egy normál részecske alacsonyabb energiaszintről egy magasabbra ugrik, akkor rést hagy az alacsonyabb energiaszintben, ahonnan jött. Most, ha a részecskének negatív töltése van, akkor a lyuk negatív töltésű lyukkal vagy, ami ugyanaz, pozitív töltéssel, azaz pozitronral rendelkezhet. Így született meg az antirészecske fogalma.
Hol található az antianyag?
Az első antianyag-részecskék a felhőkamrát használó kozmikus sugarakból származnak. Ezeket a kamerákat részecskék detektálására használják, amelyek a részecskék áthaladása után ionizáló gázt bocsátanak ki, így megismerheti az általuk vezetett utat. Carl D. Anderson tudós mágneses teret tudott használni, hogy Amikor egy részecske áthalad a kamrán, az út meghajlik elektromos töltése érdekében. Ily módon lehetséges, hogy a részecske az egyik, az antirészecske a másik oldalra kerül.
Később antiprotonokat és antineutronokat fedeztek fel, azóta a felfedezések egyre nagyobbak voltak. Az antianyag egyre ismertebb. Bolygónkat folyamatosan antirészecskék bombázzák, amelyek a kozmikus sugarak részét képezik. Ami a legközelebb áll hozzánk, az az, ami hatással van ránk.
Mondhatjuk, hogy mi magunk is antiaanyagot bocsátunk ki a test összetétele miatt. Például, ha banánt eszünk, a kálium -40 bomlása miatt 75 percenként pozitront képez. Ez azt jelenti, hogy ha testünkben a -40 káliumot találjuk, akkor mi magunk is az antirészecskék forrása vagyunk.
Mire szolgál?
Biztosan azt fogja mondani, hogy mi haszna annak tudatában, hogy van antianyag. Nos, hála neki, számos előrelépés történt az orvostudomány területén. Például, széles körben alkalmazzák a pozitronemissziós tomográfiában. Ezeket a részecskéket arra használják, hogy nagy felbontásban képesek legyenek az emberi test néhány képének elkészítésére. Ezek a képek nagyon hasznosak az ellenőrzések során, hogy megtudjuk, van-e táguló daganatunk vagy annak fejlődési foka. Ugyancsak tanulmányozzák az antiprotonok alkalmazását a rák kezelésében.
A jövőben az antianyag ígéretes elemként szolgálhat az energiatermelésben. Amikor az anyag és az antianyag megsemmisül, jó formájú energiát hagynak maguk után fény formájában. Egy gramm antianyag önmagában egy atom bombának megfelelő energiát szabadít fel. Ez teljesen fantasztikus.
Az antianyag energetikai hasznosításának problémája manapság a tárolása. Olyan dolog, amit nagyon távol állunk a megoldástól. Minden gramm antianyag körülbelül 25.000 XNUMX billió kilowattóra energiára lenne szüksége.
Ez arra is szolgál, hogy elmagyarázza, miért létezünk. Kezdetben szerint ősrobbanás elmélet, mind az anyag, mind az antianyag eredetének a teljes szimmetria mintáján keresztül kellett történnie. Ha ez így lenne, már eltűntünk volna. Ezért szükséges, hogy minden antianyaghoz legalább 1 anyagrészecske legyen.
Remélem, hogy ez az információ tisztázta az antianyaggal kapcsolatos kételyeit.