Salah satu tugas paling menarik yang dihadapi sains moden ialah membongkar misteri alam semesta. Adalah diketahui bahawa segala sesuatu di dunia terdiri daripada jirim atau zat. Tetapi, menurut andaian saintis, pada saat Big Bang, bukan sahaja bahan yang membentuk semua objek dunia sekeliling telah terbentuk, tetapi juga apa yang dipanggil antimatter, antimatter dan, oleh itu, antizarah daripada penting.
Antizarah elektron
Antizarah pertama yang diramalkan kewujudannya dan kemudian dibuktikan secara saintifik ialah positron.
Untuk memahami asal usul antizarah ini, adalah wajar merujuk kepada struktur atom. Telah diketahui bahawa nukleus atom mengandungi proton (zarah bercas positif) dan neutron (zarah yang tidak bercas). Elektron beredar dalam orbitnya - zarah dengan cas elektrik negatif.
Positron ialah antizarah elektron. Ia mempunyai cas positif. Dalam fizik, simbol untuk positron kelihatan seperti ini: e+ (simbol yang digunakan untuk menandakan elektron ialahe-). Antizarah ini muncul akibat pereputan radioaktif.
Bagaimanakah positron berbeza daripada proton?
Caj positron adalah positif, jadi perbezaannya daripada elektron dan neutron adalah jelas. Tetapi proton, tidak seperti elektron dan neutron, juga mempunyai cas positif. Sesetengah orang membuat kesilapan kerana mempercayai bahawa positron dan proton pada asasnya adalah perkara yang sama.
Perbezaannya ialah proton ialah zarah, sebahagian daripada bahan, jirim yang membentuk dunia kita, yang merupakan sebahagian daripada setiap nukleus atom. Positron ialah antizarah bagi elektron. Ia tiada kaitan dengan proton, kecuali cas positif.
Siapa yang menemui positron?
Buat pertama kalinya, kewujudan positron dicadangkan oleh ahli fizik Inggeris Paul Dirac pada tahun 1928. Hipotesisnya ialah antizarah dengan cas positif sepadan dengan elektron. Di samping itu, Dirac mencadangkan bahawa, setelah bertemu, kedua-dua zarah akan hilang, melepaskan sejumlah besar tenaga dalam proses itu. Satu lagi hipotesis beliau ialah terdapat proses songsang di mana elektron dan zarah muncul yang songsang kepadanya. Foto menunjukkan jejak elektron dan antizarahnya
Beberapa tahun kemudian, ahli fizik Carl Anderson (AS), memotret zarah dengan ruang awan dan mengkaji jejaknya, menemui kesan zarah yang serupa dengan elektron. Walau bagaimanapun, trek mempunyai kelengkungan terbalik dari medan magnet. Oleh itu, tuduhan mereka adalah positif. Nisbah cas zarah kepada jisim adalah sama dengan elektron. Oleh itu, teori Dirac telah disahkan secara eksperimen. Anderson memberiAntizarah ini dipanggil positron. Atas penemuannya, saintis itu dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Fizik.
Sistem gandingan elektron dan positron dipanggil "positronium".
Penghancuran
Istilah "pemusnahan" diterjemahkan sebagai "kehilangan" atau "kemusnahan". Apabila Paul Dirac mencadangkan bahawa elektron zarah dan antizarah elektron akan hilang dalam perlanggaran, ia adalah pemusnahan mereka yang dimaksudkan. Dalam erti kata lain, istilah ini menerangkan proses interaksi antara jirim dan antijirim, yang membawa kepada kehilangan bersama mereka dan pembebasan sumber tenaga semasa proses ini. Oleh yang demikian, pemusnahan jirim tidak berlaku, ia hanya mula wujud dalam bentuk yang berbeza.
Semasa perlanggaran elektron dan positron, foton terhasil - kuanta sinaran elektromagnet. Mereka tidak mempunyai cas mahupun jisim rehat.
Terdapat juga proses terbalik yang dipanggil "kelahiran pasangan". Dalam kes ini, zarah dan antizarah muncul hasil daripada interaksi elektromagnet atau lain-lain.
Walaupun apabila satu positron dan satu elektron berlanggar, tenaga dibebaskan. Ia cukup untuk membayangkan apa yang akan menyebabkan perlanggaran banyak zarah dengan antizarah. Potensi tenaga penghapusan untuk manusia adalah tidak ternilai.
Antiproton dan antineutron
Adalah logik untuk mengandaikan bahawa oleh kerana antizarah elektron wujud dalam alam semula jadi, maka zarah asas lain harusmempunyai antizarah. Antiproton dan antineutron ditemui pada tahun 1955 dan 1956 masing-masing. Antiproton mempunyai cas negatif, antineutron tidak mempunyai cas. Antizarah terbuka dipanggil antinukleon. Oleh itu, antimateri mempunyai bentuk berikut: nukleus atom terdiri daripada antinukleon, dan positron mengorbit mengelilingi nukleus.
Pada tahun 1969, isotop pertama antihelium diperolehi di USSR.
Pada tahun 1995, antihidrogen telah dibangunkan di CERN (makmal penyelidikan nuklear Eropah).
Mendapatkan antijirim dan maksudnya
Seperti yang dikatakan, antizarah elektron, proton dan neutron dapat memusnahkan dengan zarah asalnya, menjana tenaga semasa perlanggaran. Oleh itu, kajian tentang fenomena ini sangat penting untuk pelbagai bidang sains.
Mendapatkan antijirim adalah proses yang sangat panjang, susah payah dan mahal. Untuk ini, pemecut zarah khas dan perangkap magnet sedang dibina, yang sepatutnya memegang antimateri yang terhasil. Antijirim ialah bahan paling mahal setakat ini.
Sekiranya penghasilan antimateri boleh digunakan dalam aliran, maka manusia akan dibekalkan dengan tenaga selama bertahun-tahun. Di samping itu, antijirim boleh digunakan untuk mencipta bahan api roket, kerana, sebenarnya, bahan api ini diperoleh hanya daripada sentuhan antijirim dengan sebarang bahan.
Ancaman Antimateri
Seperti banyak penemuan yang dibuat oleh manusia, penemuan elektron dan antizarah nukleon mungkin memberi orang ramaiancaman yang serius. Semua orang tahu kuasa bom atom dan kemusnahan yang boleh menyebabkannya. Tetapi kuasa letupan semasa sentuhan bahan dengan antijirim adalah sangat besar dan berkali ganda lebih besar daripada daya bom atom. Oleh itu, jika "anti-bom" dicipta suatu hari nanti, manusia akan meletakkan dirinya di ambang kemusnahan diri.
Apakah kesimpulan yang boleh kita buat?
- Alam semesta terdiri daripada jirim dan antijirim.
- Antizarah elektron dan nukleon dipanggil "positron" dan "antinukleon".
- Antizarah mempunyai cas yang bertentangan.
- Perlanggaran jirim dan antijirim membawa kepada pemusnahan.
- Tenaga pemusnahan sangat hebat sehingga ia boleh memberi manfaat kepada seseorang dan mengancam kewujudannya.
