Objek-objek Alam Semesta - galaksi, bintang, kuarsar, planet, supernova, haiwan dan manusia - terdiri daripada jirim. Ia dibentuk oleh pelbagai zarah unsur - quark, leptons, boson. Tetapi ternyata ada zarah-zarah di mana satu bahagian dari ciri itu sepenuhnya bertepatan dengan parameter "asal", dan yang lain mempunyai nilai yang berlawanan. Harta ini mendorong para saintis untuk memberikan agregat zarah-zarah tersebut dengan nama umum "antimateri".
Juga menjadi jelas bahawa mempelajari bahan misteri ini jauh lebih sukar daripada mendaftar. Antipartikel dalam keadaan stabil belum ditemui secara semula jadi. Masalahnya ialah perkara dan antimateri memusnahkan (saling memusnahkan satu sama lain) semasa "bersentuhan". Sangat mungkin untuk mendapatkan antimateri di makmal, walaupun agak sukar untuk membendungnya. Sejauh ini, saintis dapat melakukan ini hanya beberapa minit.
Menurut teorinya, Big Bang seharusnya menghasilkan sebilangan zarah dan antipartikel yang sama. Tetapi jika jirim dan antimateri saling memusnahkan, mereka semestinya tidak lagi wujud pada masa yang sama. Mengapa alam semesta wujud?
"Lebih dari 60 tahun yang lalu, teori mengatakan bahawa semua sifat antipartikel bertepatan dengan sifat zarah biasa di ruang yang dipantulkan cermin. Walau bagaimanapun, pada separuh pertama tahun 60-an didapati bahawa dalam beberapa proses simetri ini tidak memuaskan. Sejak itu, banyak model teori telah dibuat, puluhan eksperimen telah dilakukan untuk menjelaskan fenomena ini. Kini teori yang paling maju adalah bahawa perbezaan jumlah bahan dan antimateri dikaitkan dengan pelanggaran yang disebut-simetri CP (dari kata-kata cas - "cas" dan paritas - "pariti"). Tetapi tidak ada yang tahu jawapan yang boleh dipercayai untuk persoalan mengapa ada lebih banyak bahan daripada antimateri,”jelas Alexey Zhemchugov, profesor Jabatan Dasar dan Masalah Gunaan Fizik Microworld Institut Fizik dan Teknologi Moscow.
Sejarah antimateri dimulai dengan persamaan gerakan untuk elektron, yang mempunyai penyelesaian di mana ia memiliki tenaga negatif. Oleh kerana saintis tidak dapat membayangkan makna fizikal tenaga negatif, mereka "mencipta" elektron dengan muatan positif, memanggilnya "positron".
Dia menjadi antipartikel pertama yang ditemui secara eksperimen. Pemasangan, mendaftarkan sinar kosmik, menunjukkan bahawa lintasan pergerakan beberapa zarah dalam medan magnet serupa dengan lintasan elektron - hanya yang terpesong ke arah yang berlawanan. Kemudian pasangan meson-antimeson ditemui, antiproton dan antineutron didaftarkan, dan kemudian saintis dapat mensintesis antihidrogen dan inti antihelium.
Lintasan pergerakan elektron dan positron dalam medan magnet / Ilustrasi oleh RIA Novosti. Alina Polyanina
Apa maksud semua "anti" ini? Kami biasanya menggunakan awalan ini untuk menunjukkan fenomena sebaliknya. Adapun antimateri - ia boleh merangkumi analog zarah unsur yang mempunyai muatan berlawanan, momen magnetik dan beberapa ciri lain. Sudah tentu, semua sifat zarah tidak dapat diterbalikkan. Sebagai contoh, jisim dan jangka hayat harus selalu positif, dengan memfokuskannya, zarah boleh dikaitkan dengan satu kategori (contohnya, proton atau neutron).
Video promosi:
Sekiranya kita membandingkan proton dan antiproton, maka beberapa ciri mereka adalah sama: jisim keduanya adalah 938.2719 (98) megaelectronvolt, spin ½ (putaran disebut momentum sudut intrinsik zarah, yang mencirikan putarannya, sementara zarah itu sendiri berada dalam keadaan rehat). Tetapi cas elektrik proton adalah 1, dan antiproton mempunyai minus 1, nombor baryon (ia menentukan bilangan zarah berinteraksi kuat yang terdiri daripada tiga quark) 1 dan minus 1, masing-masing.
Proton dan antiproton / Ilustrasi oleh RIA Novosti. Alina Polyanina
Sebilangan zarah, seperti boson Higgs dan foton, tidak mempunyai anti-analog dan disebut neutral benar.
Sebilangan besar antipartikel, bersama dengan zarah, muncul dalam proses yang disebut berpasangan. Pembentukan pasangan seperti itu memerlukan tenaga yang tinggi, iaitu kepantasan yang luar biasa. Secara semula jadi, antipartikel muncul ketika sinar kosmik bertabrakan dengan atmosfer Bumi, di dalam bintang besar, di sebelah pulsar dan nukleus galaksi aktif. Para saintis menggunakan collider-accelerator untuk ini.
Mempercepat bahagian Collider Hadron Besar, di mana zarah dipercepat / Foto: CERN
Kajian antimateri mempunyai aplikasi praktikal. Maksudnya ialah pemusnahan jirim dan antimateri menghasilkan foton bertenaga tinggi. Katakan kita mengambil sekumpulan proton dan antiproton dan mula melepaskannya secara beransur-ansur melalui satu tabung khas, secara harfiah satu demi satu. Pemusnahan satu kilogram antimateri membebaskan jumlah tenaga yang sama dengan pembakaran 30 juta tong minyak. Seratus empat puluh nanogram antiproton akan cukup untuk penerbangan ke Mars. Hasil tangkapannya memerlukan lebih banyak tenaga untuk menghasilkan dan menahan antimateri.
Walau bagaimanapun, antimateri sudah digunakan dalam praktik, dalam perubatan. Tomografi pelepasan positron digunakan untuk diagnostik dalam onkologi, kardiologi dan neurologi. Kaedah ini didasarkan pada pengiriman bahan yang membusuk dengan pelepasan positron ke organ tertentu. Sebagai contoh, bahan yang mengikat sel kanser dengan baik dapat bertindak sebagai pengangkutan. Di kawasan yang diinginkan, peningkatan kepekatan isotop radioaktif dan, akibatnya, positron dari peluruhannya terbentuk. Positron segera memusnahkan dengan elektron. Dan kita boleh menyelesaikan titik pemusnahan dengan mendaftarkan gamma quanta. Oleh itu, dengan bantuan tomografi pelepasan positron, adalah mungkin untuk mengesan peningkatan kepekatan bahan pengangkutan di tempat tertentu.
