Jednou z najzaujímavejších úloh modernej vedy je odhaliť záhady vesmíru. Je známe, že všetko na svete pozostáva z hmoty alebo substancie. Podľa predpokladov vedcov však v momente Veľkého tresku nevznikla len látka, ktorá tvorí všetky objekty okolitého sveta, ale aj takzvaná antihmota, antihmota a teda antičastice tzv. záleží.
Antičastica elektrónu
Prvou antičasticou, ktorej existencia bola predpovedaná a následne vedecky dokázaná, bol pozitrón.
Aby sme pochopili pôvod tejto antičastice, stojí za to poukázať na štruktúru atómu. Je známe, že jadro atómu obsahuje protóny (kladne nabité častice) a neutróny (častice, ktoré nemajú náboj). Na jeho dráhach cirkulujú elektróny - častice so záporným elektrickým nábojom.
Pozitron je antičastica elektrónu. Má kladný náboj. Vo fyzike vyzerá symbol pozitrónu takto: e+ (symbol používaný na označenie elektrónu jee-). Táto antičastica sa objavuje ako výsledok rádioaktívneho rozpadu.
Ako sa líši pozitrón od protónu?
Náboj pozitrónu je kladný, takže jeho rozdiel od elektrónu a neutrónu je zrejmý. Ale protón má na rozdiel od elektrónu a neutrónu aj kladný náboj. Niektorí ľudia robia chybu, keď veria, že pozitrón a protón sú v podstate to isté.
Rozdiel je v tom, že protón je častica, časť látky, hmota, ktorá tvorí náš svet, ktorá je súčasťou každého atómového jadra. Pozitron je antičastica elektrónu. Nemá to nič spoločné s protónom, okrem kladného náboja.
Kto objavil pozitrón?
Po prvý raz existenciu pozitrónu navrhol anglický fyzik Paul Dirac v roku 1928. Jeho hypotéza bola, že antičastica s kladným nábojom zodpovedá elektrónu. Okrem toho Dirac navrhol, že po stretnutí obe častice zmiznú a uvoľnia veľké množstvo energie v procese. Ďalšou z jeho hypotéz bolo, že existuje inverzný proces, v ktorom sa objaví elektrón a častica, ktoré sú k nemu inverzné. Na fotografii sú stopy elektrónu a jeho antičastíc
O niekoľko rokov neskôr fyzik Carl Anderson (USA), ktorý fotografoval častice s oblakovou komorou a študoval ich stopy, objavil stopy častíc podobných elektrónom. Dráhy však mali opačné zakrivenie z magnetického poľa. Preto bol ich náboj kladný. Pomer náboja častice k hmotnosti bol rovnaký ako pri elektróne. Experimentálne sa teda potvrdila Diracova teória. Anderson dalTáto antičastica sa nazýva pozitrón. Za svoj objav bol vedec ocenený Nobelovou cenou za fyziku.
Spriahnutý systém elektrónu a pozitrónu sa nazýva "pozitrónium".
Anihilácia
Pojem "zničenie" sa prekladá ako "zmiznutie" alebo "zničenie". Keď Paul Dirac navrhol, že elektrón častice a antičastica elektrónu zmiznú pri zrážke, myslelo sa tým ich zničenie. Inými slovami, tento pojem popisuje proces interakcie medzi hmotou a antihmotou, čo vedie k ich vzájomnému zániku a uvoľneniu energetických zdrojov počas tohto procesu. K deštrukcii hmoty ako takej nedochádza, iba začína existovať v inej forme.
Pri zrážke elektrónu a pozitrónu vznikajú fotóny – kvantá elektromagnetického žiarenia. Nemajú náboj ani pokojovú hmotnosť.
Existuje aj opačný proces nazývaný „narodenie páru“. V tomto prípade sa častica a antičastica objavia ako výsledok elektromagnetickej alebo inej interakcie.
Aj keď sa zrazí jeden pozitrón a jeden elektrón, energia sa uvoľní. Stačí si len predstaviť, k čomu povedie zrážka mnohých častíc s antičasticami. Energetický potenciál anihilácie pre ľudstvo je neoceniteľný.
Antiprotón a antineutrón
Je logické predpokladať, že keďže antičastica elektrónu existuje v prírode, potom by mali iné základné časticemajú antičastice. Antiprotón a antineutrón boli objavené v roku 1955 a 1956. Antiprotón má záporný náboj, antineutrón nemá náboj. Otvorené antičastice sa nazývajú antinukleóny. Antihmota má teda nasledujúcu formu: jadrá atómov pozostávajú z antinukleónov a pozitróny obiehajú okolo jadra.
V roku 1969 bol v ZSSR získaný prvý izotop antihélia.
V roku 1995 bol v CERN (Európskom laboratóriu jadrového výskumu) vyvinutý antivodík.
Získanie antihmoty a jej význam
Ako už bolo povedané, antičastice elektrónu, protónu a neutrónu sú schopné anihilovať so svojimi pôvodnými časticami, pričom počas zrážky generujú energiu. Preto je štúdium týchto javov veľmi dôležité pre rôzne oblasti vedy.
Získanie antihmoty je mimoriadne dlhý, namáhavý a nákladný proces. Na to sa stavajú špeciálne urýchľovače častíc a magnetické pasce, ktoré by mali výslednú antihmotu zadržať. Antihmota je doteraz najdrahšia látka.
Ak by sa podarilo spustiť výrobu antihmoty, ľudstvu by bola poskytnutá energia na mnoho rokov. Okrem toho by sa antihmota mohla použiť na výrobu raketového paliva, pretože v skutočnosti by sa toto palivo získalo jednoducho kontaktom antihmoty s akoukoľvek látkou.
Hrozba antihmoty
Ako mnohé objavy, ktoré urobil človek, aj objav elektrónových a nukleónových antičastíc môže ľuďom priniesťvážna hrozba. Každý pozná silu atómovej bomby a skazu, ktorú môže spôsobiť. Ale sila výbuchu pri kontakte hmoty s antihmotou je kolosálna a mnohonásobne väčšia ako sila atómovej bomby. Ak sa teda jedného dňa vynájde „anti-bomba“, ľudstvo sa dostane na pokraj sebazničenia.
Aké závery môžeme vyvodiť?
- Vesmír sa skladá z hmoty a antihmoty.
- Antičastice elektrónu a nukleónov sa nazývajú „pozitrón“a „antinukleóny“.
- Antičastice majú opačný náboj.
- Zrážka hmoty a antihmoty vedie k zániku.
- Energia anihilácie je taká veľká, že môže slúžiť v prospech človeka a ohrozovať jeho existenciu.
