Mojawapo ya kazi ya kuvutia inayokabili sayansi ya kisasa ni kufunua mafumbo ya ulimwengu. Inajulikana kuwa kila kitu ulimwenguni kina maada au dutu. Lakini, kulingana na mawazo ya wanasayansi, wakati wa Big Bang, sio tu dutu inayounda vitu vyote vya ulimwengu iliundwa, lakini pia kinachojulikana kama antimatter, antimatter na, kwa hivyo, antiparticles. jambo.
Antiparticle ya elektroni
Kinza chembe ya kwanza ambayo kuwepo kwake kulitabiriwa na kisha kuthibitishwa kisayansi ilikuwa positron.
Ili kuelewa asili ya antiparticle hii, inafaa kurejelea muundo wa atomi. Inajulikana kuwa kiini cha atomi kina protoni (chembe zenye chaji chanya) na neutroni (chembe ambazo hazina chaji). Elektroni huzunguka katika mizunguko yake - chembe chembe zenye chaji hasi ya umeme.
Positron ni kinza chembe ya elektroni. Ina malipo chanya. Katika fizikia, ishara ya positron inaonekana kama hii: e+ (ishara inayotumiwa kuashiria elektroni nie-). Kizuia chembe hii huonekana kama matokeo ya kuoza kwa mionzi.
Positroni ni tofauti gani na protoni?
Chaji ya positroni ni chanya, kwa hivyo tofauti yake kutoka kwa elektroni na neutroni ni dhahiri. Lakini protoni, tofauti na elektroni na neutroni, pia ina malipo mazuri. Baadhi ya watu hufanya makosa kuamini kwamba positroni na protoni kimsingi ni kitu kimoja.
Tofauti ni kwamba protoni ni chembe, sehemu ya dutu, maada inayounda ulimwengu wetu, ambayo ni sehemu ya kila kiini cha atomiki. Positroni ni antiparticle ya elektroni. Haihusiani na protoni, isipokuwa chaji chanya.
Nani aligundua positron?
Kwa mara ya kwanza, kuwepo kwa positron kulipendekezwa na mwanafizikia wa Kiingereza Paul Dirac mnamo 1928. Dhana yake ilikuwa kwamba antiparticle yenye malipo chanya inalingana na elektroni. Kwa kuongeza, Dirac alipendekeza kuwa, baada ya kukutana, chembe zote mbili zitatoweka, ikitoa kiasi kikubwa cha nishati katika mchakato. Dhana yake nyingine ilikuwa kwamba kuna mchakato wa kinyume ambapo elektroni na chembe huonekana ambayo ni kinyume nayo. Picha inaonyesha nyimbo za elektroni na antiparticles zake
Miaka kadhaa baadaye, mwanafizikia Carl Anderson (Marekani), akipiga picha chembe chembe kwa chemba ya mawingu na kusoma nyimbo zake, aligundua athari za chembe zinazofanana na elektroni. Walakini, nyimbo hizo zilikuwa na mpindano wa nyuma kutoka kwa uwanja wa sumaku. Kwa hiyo, malipo yao yalikuwa chanya. Uwiano wa malipo ya chembe kwa wingi ulikuwa sawa na ule wa elektroni. Hivyo, nadharia ya Dirac ilithibitishwa kimajaribio. Anderson alitoaAntiparticle hii inaitwa positron. Kwa ugunduzi wake, mwanasayansi huyo alitunukiwa Tuzo ya Nobel ya Fizikia.
Mfumo uliounganishwa wa elektroni na positroni unaitwa "positronium".
Maangamizi
Neno "maangamizi" limetafsiriwa kama "kutoweka" au "maangamizi". Wakati Paul Dirac alipendekeza kwamba elektroni ya chembe na antiparticle ya elektroni zitatoweka katika mgongano, ni maangamizi yao ambayo yalikusudiwa. Kwa maneno mengine, neno hili linaelezea mchakato wa mwingiliano kati ya jambo na antimatter, na kusababisha kutoweka kwao kwa pande zote na kutolewa kwa rasilimali za nishati wakati wa mchakato huu. Kwa hivyo, uharibifu wa maada hautokei, huanza tu kuwepo katika hali tofauti.
Wakati wa mgongano wa elektroni na positroni, fotoni hutolewa - kiasi cha mionzi ya sumakuumeme. Hazina chaji wala misa ya kupumzika.
Pia kuna mchakato wa kinyume unaoitwa "kuzaliwa kwa wanandoa". Katika hali hii, chembe na antiparticle huonekana kama matokeo ya sumakuumeme au mwingiliano mwingine.
Hata positroni moja na elektroni moja zinapogongana, nishati hutolewa. Inatosha kufikiria nini mgongano wa chembe nyingi na antiparticles itasababisha. Uwezo wa nishati wa maangamizi kwa wanadamu ni wa thamani sana.
Antiprotoni na antineutron
Ni jambo la kimantiki kudhani kwamba kwa vile kinza chembe chembe za elektroni kipo katika asili, basi chembe nyingine za kimsingi zinapaswakuwa na antiparticles. Antiproton na antineutron ziligunduliwa mwaka wa 1955 na 1956 kwa mtiririko huo. Antiproton ina malipo hasi, antineutron haina malipo. Antiparticles wazi huitwa antinucleons. Kwa hivyo, antimatter ina umbo lifuatalo: viini vya atomi vinajumuisha anucleoni, na positroni huzunguka kiini.
Mnamo 1969, isotopu ya kwanza ya antiheliamu ilipatikana katika USSR.
Mnamo 1995, kizuia hidrojeni kilitengenezwa huko CERN (maabara ya utafiti ya nyuklia ya Ulaya).
Kupata antimatter na maana yake
Kama ilivyosemwa, antiparticles za elektroni, protoni na neutroni zinaweza kuangamiza kwa chembe zake asili, na kutoa nishati wakati wa mgongano. Kwa hiyo, utafiti wa matukio haya ni muhimu sana kwa nyanja mbalimbali za sayansi.
Kupata antimatter ni mchakato mrefu sana, unaotaabisha na wa gharama kubwa. Kwa hili, accelerators maalum za chembe na mitego ya magnetic zinajengwa, ambayo inapaswa kushikilia antimatter inayosababisha. Antimatter ndio dutu ya bei ghali zaidi hadi sasa.
Ikiwa utayarishaji wa antimatter ungeweza kutekelezwa, basi ubinadamu ungepewa nishati kwa miaka mingi. Kwa kuongeza, antimatter inaweza kutumika kutengeneza mafuta ya roketi, kwa sababu, kwa kweli, mafuta haya yangepatikana kwa urahisi kutokana na mguso wa antimatter na dutu yoyote.
Tishio la Antimatter
Kama ugunduzi mwingi uliofanywa na mwanadamu, ugunduzi wa chembe chembe za elektroni na nukleoni unaweza kuleta watutishio kubwa. Kila mtu anajua nguvu ya bomu la atomiki na uharibifu unaoweza kusababisha. Lakini nguvu ya mlipuko wakati wa kugusana kwa mada na antimatter ni kubwa na mara nyingi zaidi kuliko nguvu ya bomu la atomiki. Kwa hivyo, ikiwa "anti bomu" itavumbuliwa siku moja, ubinadamu utajiweka kwenye ukingo wa kujiangamiza.
Tunaweza kufikia hitimisho gani?
- Ulimwengu umeundwa na maada na antimatter.
- Vinza chembechembe za elektroni na nukleoni huitwa "positron" na "antinucleons".
- Antiparticles zina malipo kinyume.
- Mgongano wa mata na antimatter husababisha maangamizi.
- Nguvu ya maangamizi ni kubwa sana kiasi kwamba inaweza kuhudumia manufaa ya mtu na kutishia kuwepo kwake.
