Een van de meest interessante taken waarmee de moderne wetenschap wordt geconfronteerd, is het ontrafelen van de mysteries van het universum. Het is bekend dat alles in de wereld uit materie of substantie bestaat. Maar volgens de veronderstellingen van wetenschappers werd op het moment van de oerknal niet alleen de substantie gevormd die alle objecten van de omringende wereld vormt, maar ook de zogenaamde antimaterie, antimaterie en dus de antideeltjes van doet ertoe.
Antideeltje van het elektron
Het eerste antideeltje waarvan het bestaan werd voorspeld en vervolgens wetenschappelijk bewezen, was het positron.
Om de oorsprong van dit antideeltje te begrijpen, is het de moeite waard om naar de structuur van het atoom te verwijzen. Het is bekend dat de kern van een atoom protonen (positief geladen deeltjes) en neutronen (deeltjes die geen lading hebben) bevat. Elektronen circuleren in zijn banen - deeltjes met een negatieve elektrische lading.
Positron is het antideeltje van het elektron. Het heeft een positieve lading. In de natuurkunde ziet het symbool voor een positron er als volgt uit: e+ (het symbool dat wordt gebruikt om een elektron aan te duiden ise-). Dit antideeltje verschijnt als resultaat van radioactief verval.
Hoe verschilt een positron van een proton?
De lading van het positron is positief, dus het verschil met het elektron en neutron is duidelijk. Maar het proton heeft, in tegenstelling tot het elektron en neutron, ook een positieve lading. Sommige mensen maken de fout te geloven dat een positron en een proton in wezen hetzelfde zijn.
Het verschil is dat een proton een deeltje is, een deel van de substantie, materie waaruit onze wereld bestaat, die deel uitmaakt van elke atoomkern. Het positron is het antideeltje van het elektron. Het heeft niets te maken met het proton, behalve een positieve lading.
Wie heeft het positron ontdekt?
Voor het eerst werd het bestaan van het positron in 1928 gesuggereerd door de Engelse natuurkundige Paul Dirac. Zijn hypothese was dat een antideeltje met een positieve lading overeenkomt met het elektron. Bovendien suggereerde Dirac dat beide deeltjes zouden verdwijnen als ze elkaar hadden ontmoet, waarbij een grote hoeveelheid energie vrijkwam bij het proces. Een andere van zijn hypothesen was dat er een omgekeerd proces is waarin een elektron en een deeltje verschijnen die omgekeerd zijn. De foto toont de sporen van een elektron en zijn antideeltjes
Enkele jaren later ontdekte natuurkundige Carl Anderson (VS), die deeltjes fotografeerde met een nevelkamer en hun sporen bestudeerde, sporen van deeltjes die lijken op elektronen. De sporen hadden echter een omgekeerde kromming van het magnetische veld. Daarom was hun lading positief. De verhouding van deeltjeslading tot massa was dezelfde als die van een elektron. Zo werd de theorie van Dirac experimenteel bevestigd. Anderson gafDit antideeltje wordt het positron genoemd. Voor zijn ontdekking kreeg de wetenschapper de Nobelprijs voor de natuurkunde.
Het gekoppelde systeem van elektron en positron wordt "positronium" genoemd.
Vernietiging
De term "vernietiging" wordt vertaald als "verdwijning" of "vernietiging". Toen Paul Dirac suggereerde dat het deeltje elektron en het antideeltje van het elektron bij een botsing zullen verdwijnen, was het hun vernietiging die bedoeld was. Met andere woorden, deze term beschrijft het proces van interactie tussen materie en antimaterie, leidend tot hun wederzijdse verdwijning en het vrijkomen van energiebronnen tijdens dit proces. Als zodanig vindt de vernietiging van materie niet plaats, het begint alleen in een andere vorm te bestaan.
Tijdens de botsing van een elektron en een positron worden fotonen geproduceerd - kwanta van elektromagnetische straling. Ze hebben geen lading of rustmassa.
Er is ook een omgekeerd proces dat 'geboorte van een paar' wordt genoemd. In dit geval verschijnen het deeltje en het antideeltje als gevolg van elektromagnetische of andere interactie.
Zelfs wanneer één positron en één elektron botsen, komt er energie vrij. Het volstaat om je voor te stellen waartoe de botsing van veel deeltjes met antideeltjes zal leiden. Het energiepotentieel van vernietiging voor de mensheid is van onschatbare waarde.
Antiproton en antineutron
Het is logisch om aan te nemen dat, aangezien het antideeltje van het elektron in de natuur bestaat, andere fundamentele deeltjes zouden moetenantideeltjes hebben. Het antiproton en antineutron werden respectievelijk in 1955 en 1956 ontdekt. Een antiproton heeft een negatieve lading, een antineutron heeft geen lading. Open antideeltjes worden antinucleonen genoemd. Antimaterie heeft dus de volgende vorm: de kernen van atomen bestaan uit antinucleonen en positronen draaien om de kern.
In 1969 werd de eerste isotoop van antihelium verkregen in de USSR.
In 1995 werd antiwaterstof ontwikkeld bij CERN (het Europese laboratorium voor nucleair onderzoek).
Antimaterie en de betekenis ervan krijgen
Zoals gezegd zijn de antideeltjes van het elektron, proton en neutron in staat om te annihileren met hun oorspronkelijke deeltjes, waardoor energie wordt opgewekt tijdens de botsing. Daarom is de studie van deze verschijnselen van groot belang voor verschillende wetenschapsgebieden.
Het verkrijgen van antimaterie is een extreem lang, arbeidsintensief en kostbaar proces. Hiervoor worden speciale deeltjesversnellers en magnetische vallen gebouwd, die de resulterende antimaterie moeten vasthouden. Antimaterie is tot nu toe de duurste stof.
Als de productie van antimaterie op gang zou kunnen komen, zou de mensheid jarenlang van energie worden voorzien. Bovendien zou antimaterie kunnen worden gebruikt om raketbrandstof te maken, omdat deze brandstof in feite eenvoudig zou zijn verkregen door contact van antimaterie met welke stof dan ook.
Antimateriedreiging
Zoals vele ontdekkingen door de mens, kan de ontdekking van elektronen- en nucleon-antideeltjes menseneen serieuze bedreiging. Iedereen kent de kracht van de atoombom en de vernietiging die deze kan veroorzaken. Maar de kracht van de explosie tijdens het contact van materie met antimaterie is kolossaal en vele malen groter dan de kracht van een atoombom. Dus als er op een dag een "anti-bom" wordt uitgevonden, zal de mensheid zichzelf op de rand van zelfvernietiging plaatsen.
Welke conclusies kunnen we trekken?
- Het universum bestaat uit materie en antimaterie.
- De antideeltjes van het elektron en de nucleonen worden "positronen" en "antinucleonen" genoemd.
- Antideeltjes hebben de tegenovergestelde lading.
- De botsing van materie en antimaterie leidt tot vernietiging.
- De energie van vernietiging is zo groot dat het zowel het voordeel van een persoon kan dienen als zijn bestaan kan bedreigen.
