- Wat is antimaterie?
- Ontdekking van antimaterie
- Antimaterie eigenschappen
- Waar wordt antimaterie gevonden?
- Waar is antimaterie voor?
We leggen uit wat antimaterie is, hoe het werd ontdekt, de eigenschappen ervan, de verschillen met materie en waar het wordt gevonden.
Wat is antimaterie?
In de deeltjesfysica is antimaterie het type materie waaruitantideeltjes, in plaats vandeeltjes normaal. Het is een minder frequente vorm van materie.
Antimaterie lijkt erg op gewone materie, het enige verschil zit in de elektrische lading van de deeltjes en in sommige kwantumgetallen. Dus een anti-elektron, ook welpositron, Het is het antideeltje van het elektron, dat dezelfde eigenschappen heeft, behalve de lading, die positief is. Antineutronen daarentegen zijn neutraal (zoals neutronen), maar hun magnetische momenten zijn tegengesteld. Ten slotte verschillen antiprotonen van protonen doordat ze negatief geladen zijn.
Door interactie, vernietigen antimaterie en materie elkaar na enkele ogenblikken, waarbij enorme hoeveelheden vrijkomenEnergie in de vorm van hoogenergetische fotonen (gammastraling) en andere elementaire deeltjes-antideeltje-paren.
in studies vanfysiek Er wordt onderscheid gemaakt tussen deeltjes en antideeltjes met behulp van een horizontale balk (macro) over de symbolen die overeenkomen met deproton (P),elektron (e) enneutron (N).
Atomen die uit antideeltjes bestaan, komen van nature niet voor in de natuur omdat ze zouden worden vernietigd met gewone materie. Slechts een zeer kleine hoeveelheid is met succes gemaakt in experimenten gericht op de vorming van anti-atomen.
Ontdekking van antimaterie
Het bestaan van antimaterie werd in 1928 getheoretiseerd door de Engelse natuurkundige Paul Dirac (1902-1984) toen hij een wiskundige vergelijking wilde formuleren die de principes van relativiteit Albert Einstein en de kwantumfysica door Niels Bohr.
Dit moeizame theoretische werk werd met succes opgelost en van daaruit werd de conclusie getrokken dat er een deeltje moest zijn dat analoog was aan het elektron maar met een positieve elektrische lading. Dit eerste antideeltje werd anti-elektron genoemd en het is tegenwoordig bekend dat de ontmoeting met een gewoon elektron leidt tot wederzijdse vernietiging en het genereren van fotonen (gammastralen).
Daarom was het mogelijk om na te denken over het bestaan van antiprotonen en antineutronen. Dirac's theorie werd bevestigd in 1932, toen positronen werden ontdekt in de interactie tussen kosmische straling en gewone materie.
Sindsdien is de onderlinge vernietiging van een elektron en een anti-elektron waargenomen. Hun ontmoeting vormt een systeem dat bekend staat als: positonium, halfwaardetijd nooit langer dan 10-10 of 10-7 seconden.
Vervolgens was het in de Berkeley-deeltjesversneller (Californië, 1955) mogelijk om antiprotonen en antineutronen te produceren door middel van hoogenergetische atomaire botsingen, volgens de formule van Einstein van E = m.c2 (energie is gelijk aan massa- door lichtsnelheid kwadraat).
Evenzo werd in 1995 het eerste anti-atoom verkregen dankzij de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek (CERN). Deze Europese natuurkundigen zijn erin geslaagd een antimaterie-waterstof- of anti-waterstofatoom te creëren, bestaande uit een positron dat in een baan om een antiproton draait.
Antimaterie eigenschappen
Recent onderzoek naar antimaterie suggereert dat het even stabiel is als gewone materie. De elektromagnetische eigenschappen zijn echter omgekeerd aan die van materie.
Het was niet gemakkelijk om het grondig te bestuderen, gezien de enorme geldkosten die gemoeid zijn met de productie in een laboratorium (ongeveer 62.500 miljoen dollar per gecreëerde milligram) en de zeer korte duur ervan.
Het meest succesvolle geval van het creëren van antimaterie in het laboratorium duurde ongeveer 16 minuten. Toch hebben deze recente ervaringen geleid tot de intuïtie dat materie en antimaterie misschien niet exact dezelfde eigenschappen hebben.
Waar wordt antimaterie gevonden?
Dit is een van de mysteries van antimaterie, waarvoor veel mogelijke verklaringen zijn. De meeste theorieën over de oorsprong van de universum accepteer dat ze in het begin bestonden proporties zoals materie en antimaterie.
Op dit moment lijkt het waarneembare heelal echter uitsluitend uit gewone materie te bestaan. Mogelijke verklaringen voor deze verandering wijzen op de interacties van materie en antimaterie met de donkere materie, of tot een aanvankelijke asymmetrie tussen de hoeveelheid materie en antimaterie geproduceerd tijdens de oerknal.
Wat we wel weten is dat natuurlijke antideeltjesproducties plaatsvinden in de Van Allen Ringen van onze planeet. Deze ringen bevinden zich op ongeveer tweeduizend kilometer van het oppervlak en reageren op deze manier wanneer gammastralen de raken atmosfeer Buitenkant.
Deze antimaterie heeft de neiging om samen te klonteren, omdat er niet genoeg gewone materie in die regio is om zichzelf te vernietigen, en sommige wetenschappers denken dat deze hulpbron kan worden gebruikt om antimaterie te "extraheren".
Waar is antimaterie voor?
Antimaterie heeft nog niet veel praktische toepassingen in menselijke industrieën, vanwege de zeer hoge kosten en de veeleisende technologie dat impliceert de productie en behandeling ervan. Bepaalde toepassingen zijn echter al een feit.
Zo worden er positron emissie tomografie (PET) scans uitgevoerd, wat suggereert dat het gebruik van antiprotonen bij de behandeling van kanker mogelijk en wellicht effectiever is dan de huidige protonentechnieken (radiotherapieën).
De belangrijkste toepassing van antimaterie is echter als een bron van Energie. Volgens de vergelijkingen van Einstein komt bij de vernietiging van materie en antimaterie zoveel energie vrij dat een kilo vernietiging van materie/antimaterie tien miljard keer productiever zou zijn dan welke andere dan ook. chemische reactie en tienduizend keer meer dan kernsplijting.
Als deze reacties kunnen worden gecontroleerd en benut, zullen alle industrieën en zelfs het transport veranderen. Zo kan tien milligram antimaterie een ruimtevaartuig voortstuwen tot Mars.