Antimateri adalah seperti zat dalam segala hal. Mereka dibentuk secara serentak dan dari satu sumber. Akibatnya, ada banyak satu, dan hampir tidak ada yang lain. Pasti ada penjelasan untuk ini.
Segala sesuatu yang kita hubungi dalam hidup kita terbuat dari bahan. Cawan yang kita genggam terdiri daripada molekul, molekul - atom, atom, bertentangan dengan namanya ("atom" dalam terjemahan dari bahasa Yunani bermaksud "tidak dapat dipisahkan") - daripada elektron, proton dan neutron. Dua yang terakhir disebut "baryon" oleh saintis. Mereka boleh dibahagikan lebih jauh, menjadi quark, dan mungkin lebih jauh lagi, tetapi buat masa ini kita akan memikirkannya. Bersama-sama mereka membentuk jirim.
Seperti yang diketahui oleh semua pembaca kita, jirim mempunyai antipode - antimateri. Apabila mereka bersentuhan, mereka memusnahkan dengan pembebasan tenaga yang sangat besar - mereka memusnahkan. Menurut perhitungan ahli fizik, sekeping antimateri seukuran batu bata, yang memukul Bumi, dapat menyebabkan kesan serupa dengan letupan bom hidrogen. Dalam semua aspek lain, antipod serupa: antimateri mempunyai jisim, undang-undang fizik berlaku sepenuhnya, tetapi cas elektriknya berlawanan. Untuk antiproton adalah negatif, dan untuk positron (antielektron) positif. Dan antimateri praktikalnya tidak berlaku dalam kenyataan di sekeliling kita.
Pencarian antimateri
Atau adakah di suatu tempat di sana? Tidak ada yang mustahil dalam anggapan seperti itu, tetapi kita hidup di dunia, walaupun kita tidak dapat bersalaman dengan antipod kita. Sangat mungkin mereka juga tinggal di suatu tempat.
Mungkin semua galaksi yang diperhatikan hari ini terdiri daripada perkara biasa. Jika tidak, batas-batas mereka akan menjadi zon pemusnahan yang hampir berterusan dengan perkara di sekitarnya, ia dapat dilihat dari jauh. Observatorium bumi akan mendaftarkan kuanta tenaga yang terbentuk semasa pemusnahan. Sehingga ini berlaku.
Bukti kehadiran di Alam Semesta jumlah antimateri yang ketara dapat menjadi penemuan di suatu tempat di angkasa (di Bumi, kerana ketumpatan jirim yang tinggi, jelas tidak berguna untuk mencari inti antihelium). Dua antiproton, dua antineutron. Antipartikel yang membentuk nukleus seperti ini secara berkala dihasilkan dalam pertembungan zarah-zarah bertenaga tinggi dalam pemecut terestrial dan secara semula jadi apabila bahan dihujani oleh sinar kosmik. Penemuan mereka tidak memberitahu kita apa-apa. Tetapi antihelium dapat terbentuk dengan cara yang sama jika empat zarah penyusunnya dilahirkan secara serentak di satu tempat. Perkara ini tidak boleh disebut sama sekali mustahil, tetapi peristiwa seperti itu di seluruh Alam Semesta berlaku kira-kira sekali setiap lima belas bilion tahun, yang cukup sebanding dengan masa keberadaannya.
Video promosi:
Persiapan untuk melancarkan belon dengan pengesan zarah ruang sebagai sebahagian daripada eksperimen BESS. Pengesan dapat dilihat di latar depan dan beratnya 3 tan. / & salinan; i.wp-b.com
Oleh itu, pengesanan antihelium dapat dianggap baik, jika bukan sebagai ucapan dari antipod, maka sebagai bukti bahawa di suatu tempat di kedalaman ruang, sekeping antimateri dengan ukuran yang layak melayang. Jadi ia terbang dari sana.
Sayangnya, percubaan berulang untuk mencari antihelium di lapisan atas atmosfer bumi atau pendekatan terhadapnya belum membawa kejayaan. Sudah tentu, ini berlaku apabila "ketiadaan jejak mesiu di tangan tidak membuktikan apa-apa." Mungkin saja terbang jauh (mengikut urutan berbilion tahun cahaya), dan masuk ke pengesan kecil di planet kecil bahkan lebih sukar. Dan yang pasti, jika pengesannya lebih sensitif (dan lebih mahal), kemungkinan kejayaan kita akan lebih tinggi.
Anti-bintang, sekiranya kebetulan, dalam tindak balas termonuklear akan menghasilkan fluks antineutrinos yang sama dengan bintang biasa - fluks antipodanya. Antineutrinos yang sama harus dibentuk semasa letupan antisupernova. Sejauh ini, kedua-duanya tidak ditemukan atau yang lain, tetapi harus diperhatikan bahawa astronomi neutrino pada umumnya mengambil langkah pertama.
Pengesan Sudbury Neutrino Observatory (SNO), Kanada. / & salinan; squarespace.com
Walau apa pun, kita belum mempunyai maklumat yang boleh dipercayai mengenai kewujudan jumlah antimateri yang banyak di Alam Semesta.
Ini baik dan buruk pada masa yang sama. Ia buruk kerana, menurut konsep moden, pada saat-saat pertama selepas Big Bang, kedua-dua jirim dan antimateri terbentuk. Selepas itu, mereka memusnahkan, menimbulkan relikasi kosmik. Bilangan foton di dalamnya sangat besar, kira-kira satu bilion kali lebih besar daripada bilangan baryon (iaitu, proton dan neutron) di Alam Semesta. Dengan kata lain, kadang-kadang, pada awal waktu, zat di Alam Semesta ternyata lebih banyak satu miliar daripada antimateri. Kemudian semua "berlebihan" hilang, dimusnahkan, dan satu bilion saham tetap ada. Hasilnya adalah apa yang disebut asimetri baryon dalam literatur khas.
Bagi ahli fizik, ketidakseimbangan adalah masalah kerana ia harus dijelaskan entah bagaimana. Sekurang-kurangnya dalam hal objek yang dalam semua aspek berperilaku simetri.
Tetapi bagi kami (termasuk ahli fizik) ini bagus, kerana dengan jumlah bahan dan antimateri yang sama, pemusnahan lengkap akan berlaku, Alam Semesta akan kosong, dan tidak akan ada orang yang bertanya.
Syarat Sakharov
Para saintis menyedari adanya masalah kosmologi besar pada pertengahan abad ke-20. Keadaan di mana Alam Semesta menjadi seperti yang kita lihat dirumuskan oleh Andrei Sakharov pada tahun 1967 dan sejak itu telah menjadi "tempat umum" sastera tematik, sekurang-kurangnya dalam bahasa Rusia dan Inggeris. Dalam bentuk yang sangat mudah, mereka kelihatan seperti ini.
Pertama, dalam beberapa keadaan, yang mungkin ada di Alam Semesta awal, undang-undang fizik masih berfungsi berbeza untuk jirim dan antimateri.
Kedua, dalam hal ini bilangan baryon mungkin tidak dipelihara, iaitu, bilangan baryon setelah reaksi tidak sama dengan yang sebelumnya.
Ketiga, proses itu mesti dilancarkan secara eksplosif, iaitu, ia mesti tidak seimbang. Ini penting, kerana dalam keseimbangan kepekatan zat cenderung menyamakan, dan kita perlu mendapatkan sesuatu yang berbeza.
A. D. Sakharov, akhir 1960-an. / & salinan; thematicnews.com
Di sinilah bahagian penjelasan yang diterima umum berakhir, dan kemudian hipotesis berkuasa dalam setengah abad. Yang paling berwibawa pada masa ini menghubungkan kejadian itu dengan interaksi elektroweak. Mari kita perhatikannya dengan lebih dekat.
Ruang didih
Untuk menjelaskan apa yang berlaku pada perkara kita, kita harus menguras imaginasi kita dan membayangkan bahawa ada bidang tertentu di Alam Semesta. Kami belum mengetahui apa-apa tentang keberadaan dan sifatnya, kecuali bahawa ia dikaitkan dengan penyebaran jirim dan antimateri di ruang angkasa dan pada tahap tertentu mirip dengan suhu yang biasa kita gunakan, khususnya, ia dapat mengambil nilai yang lebih besar dan lebih kecil, hingga tingkat tertentu, yang dapat disamakan takat didih.
Pada mulanya, jirim di alam semesta berada dalam keadaan bercampur. Ini sangat "panas" - tanda kutip dapat dihilangkan di sini, kerana suhu biasa juga sangat tinggi, tetapi kita berbicara mengenai analog khayalannya. Analog ini "mendidih" - nilai maksimum.
Ketika ruang mengembang, "tetes" mulai mengembun dari "wap" awal, di mana "lebih sejuk". Sejauh ini, semuanya kelihatan sama seperti air - jika wap yang terlalu panas berada di dalam kapal, isipadu yang meningkat cukup cepat, maka penyejukan adiabatik berlaku. Sekiranya cukup kuat, sebahagian air akan keluar sebagai cecair.
Air pekat dari wap. / & salinan; 3.bp.blogspot.com
Perkara serupa berlaku dengan jirim di angkasa. Seiring bertambahnya volume Alam Semesta, jumlah dan ukuran "penurunan" meningkat. Tetapi kemudian bermula sesuatu yang tidak mempunyai analogi di dunia yang kita biasa.
Keadaan untuk penembusan zarah dan antipartikel ke dalam "titisan" tidak sama, sedikit lebih mudah bagi zarah untuk melakukan ini. Akibatnya, persamaan kepekatan awal dilanggar, dalam "cecair" pekat ada sedikit lebih banyak zat, dan dalam "fasa mendidih" - antipodanya. Dalam kes ini, jumlah baryon tidak berubah.
Dan kemudian, dalam "fasa mendidih", kesan kuantum medan elektroweak yang berinteraksi mulai bertindak, yang, sepertinya, tidak boleh mengubah bilangan baryon, tetapi pada kenyataannya menyamakan jumlah zarah dan antipartikel. Tegasnya, proses ini berlaku dalam "tetes" juga, tetapi di sana prosesnya kurang berkesan. Oleh itu, jumlah antipartikel dikurangkan. Ini ditulis secara ringkas dan, tentu saja, sangat dipermudahkan, sebenarnya, semuanya lebih menarik, tetapi kita tidak akan memasuki teori yang mendalam sekarang.
Dua kesan ternyata menjadi kunci untuk menjelaskan keadaan. Anomali kuantum interaksi elektroweak adalah fakta yang diperhatikan, ia ditemui pada tahun 1976. Perbezaan kebarangkalian zarah menembusi ke zon pemeluwapan adalah fakta yang dikira dan, oleh itu, hipotetikal. Medan itu sendiri, yang "mendidih" dan kemudian menyejukkan, belum dapat dikesan. Semasa membentuk teori, diasumsikan bahawa ini adalah bidang Higgs, tetapi setelah penemuan boson yang terkenal, ternyata ia tidak ada kaitan dengannya. Sangat mungkin pembukaannya masih menunggu di sayap. Atau mungkin tidak - dan kemudian ahli kosmologi perlu mencipta penjelasan lain. Alam semesta telah menunggu ini selama lima belas bilion tahun, ia dapat menunggu yang lain.
Sergey Sysoev
