Antymateria


Antimatter
Copyright © By lbl.gov
For original English text, go to: http://www.lbl.gov/abc/Antimatter.html

W 1930 roku Paul Dirac opracował pierwszy opis elektronu, który był zgodny zarówno z mechaniki kwantowej i względności specjalnych. Jednym z niezwykłych przepowiedni tej teorii było to, że anty-cząstka elektronu powinien istnieć. To antielectron oczekuje się mieć taką samą masę jak elektron, lecz przeciwny ładunek elektryczny i moment magnetyczny. W 1932 roku Carl Anderson, badał utwory wyprodukowane przez promieniowanie kosmiczne w komorze chmur. Jedna cząsteczka wykonany utwór jak elektron, ale krzywizna jego ścieżkę w polu magnetycznym wykazało, że została ona pozytywnie naładowany. Nazwał ten pozytywny elektron pozyton. Wiemy, że cząstka Anderson wykrywany był anty-elektron przewidziane przez Diraca. W 1950 roku fizycy w laboratorium Lawrence Radiation wykorzystał akcelerator Bevatron do produkcji anty-proton, czyli cząstek o takiej samej masie i spin jak protonu, ale o ujemnym ładunku, naprzeciwko momentu magnetycznego do tego z protonu. W celu stworzenia anty-proton, protony zostały przyspieszone do bardzo dużej energii, a następnie rozbił cel zawierającego inne protony. Zdarza się, że energia wprowadzone do kolizji będzie produkował proton-antyproton parę oprócz oryginalnych dwóch protonów. Wynik ten dał wiarygodność idei, że dla każdej cząstki istnieje odpowiadająca antycząstka.

Cząstek i jego unicestwienia cząstka antymaterii, kiedy spotykają: znikają, a ich kinetyczna oraz reszta-masa energii zamienia się w inne cząstki (E = mc2). Na przykład, gdy elektron i pozyton zniszczyć w spoczynku, dwa promienie gamma, każdy z energii 511 keV, są produkowane. Te promienie gamma zgaśnie w przeciwnych kierunkach, ponieważ zarówno energii i pędu musi być zachowana. Anihilacja pozytonów i elektronów jest podstawą pozytronowej tomografii emisyjnej (PET) omówiono w części dotyczącej aplikacji (rozdział 14). Gdy proton i antyproton zniszczyć w spoczynku, inne cząstki są zwykle wytwarzane, ale całkowita energia kinetyczna oraz masa spoczynkowa z tych produktów składa się na dwa razy więcej energii masa spoczynkowa protonu (2 x 938 MeV).

Antymateria jest również produkowany w niektórych rozpadów promieniotwórczych. Kiedy 14C rozpady, a zaniki neutronowe do protonu plus elektron i elektron antineutrino. Kiedy 19Ne rozpady, a zaniki proton neutron plus pozytonu e + i elektron neutrino.

14C -> 14N + e-+

19Ne -> 19F + e + +

Neutrino i elektron są leptony podczas antineutrino i pozyton są anty-leptony. Leptony są punktowe cząstki, które współdziałają z elektromagnetycznego, interakcji słabe i grawitacyjne, ale nie interakcji silny. Antylepton jest antycząstka. W każdej reakcji, jeden lepton i jeden antylepton jest produkowany. Procesy te wskazują na podstawowe prawa fizyki – że dla każdego nowego leptonu który jest wytwarzany jest odpowiedni nowy antylepton.

Chociaż od kilku odległość i antymaterii będzie wyglądała w zasadzie identyczne, nie wydaje się być bardzo mało antymaterii we wszechświecie. Wniosek ten jest częściowo oparta na niskiej liczebności obserwowanych antymaterii w promieniach kosmicznych, które są cząstki, które ciągle spadają na nas z kosmosu. Wszystko o antymaterii obecnej w promieniach kosmicznych mogą być rozliczane przez rozpadów promieniotwórczych lub reakcji jądrowych z udziałem zwykłą materię, jak te opisane powyżej. My również nie widać podpisów elektron-pozyton zagłady, lub proton-proton zagłady pochodzących od krawędzi galaktyki lub z miejsc, gdzie dwie galaktyki znajdują się blisko siebie. W rezultacie, wierzymy, że w zasadzie wszystkie obiekty, które widzimy we Wszechświecie są wykonane z materii nie antymaterii.

Fizycy cząstek elementarnych tworzenia masywnych cząstek poprzez przyspieszenie mniejsze cząstki masowe blisko prędkości światła, a następnie rozbijając je razem. Masa / energia cząstek zderzających się masa utworzonych cząsteczek. Jedną z metod obejmuje podejmowanie pozytony i elektrony, przyspieszając ich obu, i rozbijając je na siebie. Z tej energii, bardzo masywne cząstki, takie jak kwarki, Tau cząstek, a Z0 mogą być tworzone. Badania takie annihilations elektron-pozyton są przeprowadzane w Stanford Linear Accelerator oraz w zakładzie LEP w CERN. Podobna technika jest używana w Narodowym Laboratorium Fermiego Accelerator poza tym, że obejmuje zderzających się protonów z anty-protonów. Zderzenia tego typu zostały niedawno wykorzystane do produkcji szósty typ kwark, zwany szczyt. Ta cząstka ma energię masa spoczynkowa ok. 160.000 MeV, który jest prawie taka sama jak masa jądra atomu złota!

Atomy anty-wodoru, składające się z pozytonu orbicie antyproton, uważa, że ​​został utworzony w 1995 roku w laboratorium CERN w Europie. Fizycy są teraz szukają bardzo małych różnic między właściwościami atomów materii i atomów antymaterii. To pomoże potwierdzić lub zawstydzić naszą wiedzę o symetrii między materią i anty-materią.

Comments are closed.