introducere
Este tipic al Universului este o stare a materiei care există pe planeta noastră și împrejurimile sale? atomi „noastre“ constau din nucleoni - protoni, incarcati pozitiv si neutre particule - de neutroni în nucleul ambalează și negativi electroni, situate pe cochilii exterioare în jurul miezului. Substanțe de anti-atomi de lângă noi - nr. Cu toate acestea, îndoieli cu privire la exclusivitatea previziunile noastre lumii materiale au apărut după ce englezul Dirac despre posibilitatea existenței unui electron cu sarcină pozitivă. O astfel de particulă - pozitroni - a fost de fapt descoperita in 1932 in experimente K. Anderson cu raze cosmice într-o cameră de nor. Pentru aceasta descoperire K. Anderson a câștigat Premiul Nobel.
Înainte de K. Anderson pozitroni văzut într-o cameră de nor D. Skobeltsyn la sfârșitul anilor '30.
Trebuie remarcat faptul că „studiul razelor cosmice în mijlocul secolului al XX-lea a fost însoțită de artificii de descoperiri de noi particule elementare. In 1936 a deschis un muon - mu-mezoni (-) și antiparticula sa - +, iar în 1947 - pioni pozitive și negative (+, -).
antiproton și antineutron - Apoi, pe acceleratoarele, au fost găsite în 1955 și 1956 „blocuri“ negative ale nucleului. Ei bine, știm acum că aproape toate cunoscute de particule are antiparticula ei.
Dezvoltarea științei și începutul dezvoltării cosmosului cere de la noi este acum și mai mare efort în cercetarea de materie si antimaterie, precum și caracteristicile interacțiunii acestora.
1. Substanță și antimaterie: conceptul și interacțiunea
Datorită dominante anilor '60 reprezentările în mijlocul fizicii particulelor elementare ale interacțiunilor de echivalență nucleare dintre nucleoni (protoni și neutroni) și antinucleelor (antiprotoni si antineutroni) presupune existența unor nuclee antinucleelor - antinuclei - blocuri de construcție din care este format antimaterie.
Materia și antimateria nu pot exista împreună - acestea sunt anihilate.
„Interacțiunea dintre electroni și pozitroni, conduce la formarea de raze gamma și nucleoni și antinucleelor - formarea pionii neutre (0). Aceste particule sunt instabile și se dezintegrează într-o destul de mari raze gamma de energie - mai mult de 70 MeV ".
Antiparticule posedă toate proprietățile particulelor (pe baza specular lor) și capabile tot ce sunt capabile de particule.
Dacă protonii și neutronii pot fi combinate pentru a forma un miez nuclear, atunci nimic nu împiedică antiprotoni și antineutroni combinate în antinucleus. Într-adevăr, în 1965, la Brookhaven a fost obținută prin combinarea antipronilor 1 + 1 antineutron. Deoarece protonul și neutronul crea hidrogen-2 core, sau deuteriu, combinația lor se numește deuteron. Prin urmare, combinația unui antiproton și antineutron dă antideuteron.
Nucleul atomic se poate înconjura electroni, formând atom neutru, iar antinucleus atomic se poate înconjura anti-electroni (pozitroni) formând antiatom neutru. Și atomii formează substanțe astfel antiatoms forma de antimaterie.
Dificultatea de a obține un astfel de laborator antimaterie se datorează instabilității antiparticule. De la stânga la ei înșiși, antiparticula ar fi la fel de stabil ca acele particule la care corespund. Dar ei nu sunt lăsate să se. Antiparticule se formează în lumea particulelor obișnuite, ea stă singur în vastul ocean al antagoniștilor lor.
Când se formează anti-electron, ciocnirea cu electroni o chestiune de timp (o milionime de secundă sau chiar mai puțin). Rezultatul este perceperea unor taxe de anihilare se anulează reciproc, iar masa totală a perechii este transformată în energie de fotoni. Același lucru se întâmplă în coliziune de protoni și antiprotoni.
Anihilarea de particule-antiparticulă reprezintă o nouă sursă de energie și neobișnuit de puternic. Cel mai puternic de reacții nucleare, astfel încât lanțul lor, care a avut ca rezultat hidrogenul din interiorul stelei este transformata in fier, conduce la o pierdere de doar aproximativ 1% în greutate. În același anihilarea materiei și antimateriei în energia se transformă întreaga masă. În consecință, în anihilarea este eliberat de 100 de ori mai multă energie decât atunci când compusul nucleele de masă egale.
Există procesul invers. particule gamma cu energie suficient de mare, se poate transforma într-un electron pereche - anti-electron (acest proces este prezis teoretic pentru o lungă perioadă de timp, am fost capabili de a viziona în cele din urmă în 1965).
Dar există o dificultate. Rezultatul observațiilor atente sugerează că există o lege de conservare a sarcinii electrice.
sarcină electrică negativă poate fi nici creată, nici distrusă, precum și o sarcină electrică pozitivă. Poate avea loc numai include cantități egale de sarcină pozitivă și negativă se anihila reciproc și se transformă în fotoni de raze gamma.
În mod similar, taxele pozitive și negative pot să apară în cantități egale de fotoni de raze gamma, dar apariția sarcinii electrice a unui semn imposibil. Dar, în acest caz, de ce suntem înconjurați de un univers format din materie fără semne vizibile de antimaterie?
După procesul în orice apariție a particulelor ar trebui să apară și antiparticula, și în exact aceeași sumă.
Pe de altă parte, cum știm că trăim într-un univers format doar din materie?
2. Existența materiei și antimateriei
Putem fi siguri, că pământul este compus în întregime din materie fără nici un fel de impurități apreciabile antimaterie ca antimaterie ar fi intrat imediat în contact cu materia și ar dispărea într-un flash de raze gamma.
Luna este, de asemenea, compus dintr-o substanță este dovedit de faptul că la aterizarea pe ea a făcut om rachetă a apărut explozie colosală.
Dintr-o substanță compusă și meteoriți, precum și soarele - pentru ca vantul solar se compune în principal din particule în loc de antiparticule. Prin urmare, este sigur să tragem concluzia că sistemul solar este alcătuit din materie.
Deoarece razele cosmice sunt, de asemenea, compuse aproape exclusiv din particule, mai degrabă decât de antiparticule, putem spune chiar că galaxia noastră (și poate veni la noi alte galaxii) - aceasta este aceeași substanță.
Dar atunci cum putem explica această lipsă de antimaterie?
Luați în considerare un model al unui univers staționar. Dacă există creație continuă a atomilor de hidrogen (protoni și electroni), de ce nu are loc simultan crearea aceeași cantitate de antiatoms hidrogen (antiprotoni și anti-electroni)?
Dacă există o creație continuă de neutroni, care apoi se rup în protoni și electroni, de ce nu există nici o antineutroni de creare continuă sumă egală care ar dezintegra protoni negativi și anti-electroni?
Nu știm motivul pentru care ar putea duce la o astfel de preferință natura substanței, precum și toate datele colectate până în prezent de către fizicienii sugerează că această preferință, în general, nu poate fi.
Există, desigur, posibilitatea ca substanța și antimateria într-adevăr sunt continue, dar procesul este ajustat într-un fel, astfel încât acestea sunt în diferite locuri.
Atom apar aici pot fi contrabalansat anti-atomi, în timp ce în curs de dezvoltare acolo. Și poate exista o galaxie de materie și de antimaterie galaxii, sau, pe scurt, galaxii și antigalaxies.
3. Căutare și observarea antimateriei în Univers
Dacă este așa, nu putem distinge galaxia de antigalaxies?
Oricum, se pare, nu se poate face pe lumina emisă l. Fotonul este antiparticula pentru mine, pentru ca materia si antimateria produc fotoni, care sunt identice în natură. antigalaxies de lumină nu este diferită de lumina galaxiei.
Problema gravitatiei nu este atât de simplu. Există ipoteza că substanța internă gravitațională reacția (și antimateria) este exprimat în atragerea și interacțiunea gravitațională dintre materia și antimateria exprimată în repulsie. repulsie gravitational observat încă nimeni nu a avut, dar pe de altă parte, încă nu a fost în măsură să observe antimaterie în cantități care pot crea câmp gravitațional semnificativ, iar această problemă ar trebui să fie considerate rezolvate.
Dacă există o repulsie gravitațională, trebuie să se observe între galaxii și antigalaxies. Până în prezent, nu a fost observat, și aceasta poate însemna că în univers nu există nici o antigalaxies. Dar ar putea însemna, de asemenea, că o astfel de repulsie la distante intergalactice extrem de slabe și că există, dar este fie nu a fost încă observat sau a fost interpretat greșit.
Mai multe speranță pot fi atribuite neutrino.
Galaxiile emit fluxuri de neutrini și antineutrinii antigalaktiki- curge Dacă cerul au găsit surse bogate de antineutrini, am fi putut să detecteze și să antigalaxies.
Cu toate acestea, pentru a detecta neutrinii este extrem de dificil, iar astronomii arta nu a ajuns încă la punctul în care ar fi greu de conta.
În plus, antigalaxies ar trebui să apară antiparticule cosmice. Putem realiza, probabil, doar un număr foarte mic de ei, dar aceste câteva particule ar fi oameni de știință extrem de ajutat.
Pe antiparticulă cu energia de miliarde de GeV (ceea ce este necesar pentru razele cosmice se pot rupe de galaxii si sa traverseze separându-le de la noi spațiul intergalactic) câmpuri magnetice galactice nu va avea aproape nici un efect.
Direcția de sosirea lor ne-ar ajuta să găsească o locație antigalaxies.
Cu toate acestea, trebuie amintit faptul că galaxiile nu există de la sine, că acestea sunt foarte mult și că unii dintre ei, în ciuda expansiunii globale a universului, poate interacționa unii cu alții. Antigalaxies Galaxy și poate, de exemplu, aparțin uneia și metoda de grup reciproc.
Dacă acestea sunt mai aproape împreună, astfel încât praful și gazul în limitele lor se vor amesteca, aceasta va duce la eliberarea imediată a cantități uriașe de energie. Într-adevăr, adâncimile spațiale observate cu eliberare extraordinară a zonelor energetice care poate indică o anihilare materie-antimaterie.
Poate reacții similare la granițele sistemelor stelare și salvarea galaxiei de la antigalaxies totale anihilare. Pentru a ilustra exemplar poate provoca o picătură de apă, care cade pe o placă fierbinte. Se evaporă instantaneu. Dimpotrivă, acesta va fi surprinzător de salt lung și rola pe suprafața fierbinte. Motivul este faptul că o parte din picături care vin în contact cu suprafața plăcii și se evaporă imediat ridică norul de cădere a aburului parțial căldura izolatoare se.
În mod similar, atunci când se apropie primele antigalaxies galaxii și contactul lor la interfața poate crea un flux puternic de energie care va interfera cu convergența lor mai departe, ca să spunem așa, pentru a le izola unul de altul.
În același timp, cu toate acestea, această interacțiune de izolare devine o sursă uriașă de fotoni de raze gamma, care se va împrăștia prin univers. Este posibil ca raze gamma detectat „Explorer-11“ a venit din această sursă au fost un indiciu că universul conține un număr egal de galaxii și antigalaxies.
concluzie
După predicția lui Dirac de posibilitatea existenței unui electron cu sarcină pozitivă originea îndoieli cu privire la exclusivitatea lumii noastre materiale
laureat al Premiului Nobel - Dirac fac parte cuvânt că Pământul și sistemul solar, un electroni predominant negativ și protonii pozitivi, mai degrabă o coincidență, nu o lege în univers.
Poate că alte stele și galaxii sunt compuse din antimaterie.
În acest caz:
- antiparticulă posedă toate proprietățile particulelor (pe baza specular lor) și capabile tot ce sunt capabile de particule.
- materia și antimateria nu pot exista împreună - acestea sunt anihilate.
- anihilarea de particule-antiparticulă reprezintă o nouă sursă de energie și neobișnuit de puternic.
Foarte interesant și informativ! Vă mulțumim! Cu sinceritate.
Mă bucur că curs a fost util pentru tine.